Trennmittel adé! Windkraftrotoren mit Spezialtrennfolie schneller fertigen

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Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angew. Materialforschung - IFAM -

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Das Verbundprojekt „OptiBlade“, an dem das Fraunhofer IFAM beteiligt war, ist erfolgreich beendet worden. Gegenstand der Forschungen war die Trennfolie Peelplas. Hier mehr dazu ...

Durch die Entwicklung trennmittelfreier Prozess- und Materialsysteme im Teilprojekt Trennfolientechnologie zur optimierten Rotorblattfertigung des Verbundprojekts „OptiBlade“ gelang es dem beteiligten Team am Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM nebst Partnern Olin Blue Cube Germany sowie Infiana Germany, die Rotorblattfertigung für Windenergieanlagen zu optimieren, wie jüngst berichtet wurde. Dadurch sei die Voraussetzung geschaffen worden, die Fertigungskosten bei der Rotorblattherstellung deutlich zu reduzieren. Mit der im Rahmen des Projekt erreichten Produktionsautomatisierung inklusive erhöhter Qualitätssicherung sowie Verbesserungen in Sachen Gesundheitsschutz und Ergonomie während der Produktion, ließe sich folglich der Ausbau von Windenergieanlagen mit Blick auf das sogenannte Energiekonzept 2050 vorantreiben. Eine Hauptrolle spielt dabei die Trennfolie namens Peelplas, wie es weiter heißt.

Überbreite Trennfolie kommt aus neuer Plasmaanlage

Im Projektverlauf nahm das IFAM nicht nur eine eigens konstruierte neue Niederdruckplasma-Bahnwarenanlage in Betrieb, sondern entwickelte auch neue Plasmaprozesse, mit denen eine sehr dünne (plasmapolymere) Trennschicht auf bis zu 2,4 Meter breite Folienhalbschläuche appliziert werden kann. Heraus kommt eine flexible, streckziehfähige Peelplas-Trennfolie, bei der es sich um eine Weiterentwicklung der Flexplas-Trennfolie des IFAM handelt. Sie erreicht aufgefaltet eine Breite von bis zu 4,8 Metern, so das IFAM. Für noch breitere Formen, die etwa zur Produktion von Rotorblättern aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK respektive Composites) genutzt werden, lässt sich diese Trennfolie außerdem problemlos verschweißen, damit sie die nötigen Maße hat.

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Rotorblattfertigung ohne Trennmittel plus Lackierung

Darüber hinaus gelang es mit einem speziell entwickelten Verfahren, einen auf 4,2 Meter aufgefalteten Peelplas-Trennfolienhalbschlauch durch vakuumbasierters Streckziehen wie eine zweite Haut auf eine 18 Meter lange Segmentform des Fraunhofer IWES zur Herstellung eines 40 Meter langen FVK-Rotorblatts zu applizieren. Danach wurde in der Form gemeinsam mit dem Verbundpartner Olin Blue Cube Germany ein Rotorblattdemonstrator gefertigt. Dieser konnte aufgrund der, wie betont wird, exzellenten Haftung der Plasmabeschichtung auf der Folie ohne Einsatz konventioneller Trennmittel mit der Folie übertragungsfrei entformt und umgehend weiterverarbeitet werden. Nachdem man die Folie vom FVK-Großbauteil abgezogen hatte, ließ sich die Epoxidharzmatrix des Bauteils auch noch ohne weitere Vorbehandlung mit einem Reparaturlack für Rotorblätter lackieren. Auch nach 1.000 Stunden Auslagerung im Kondenswassertest, heißt es, zeigte der Lack noch eine ausgezeichnete Haftung.

So hilft die neue Trennfolie den Rotorblattherstellern

Die von den Spezialisten für Plasmatechnik und Oberflächen sowie für Automatisierung und Produktionstechnik des IFAM entwickelte, plasmabeschichtete flexible Peelplas-Trennfolie basiert auf einer thermoplastischen Elastomerfolie, wie die Forscher verraten. Die Trennfolie werde bereits erfolgreich für die Herstellung kontaminationsfreier Großbauteile aus faserverstärkten Kunststoffen genutzt, auf spezielle Branchen- und Kundenanforderungen adaptiert sowie stetig weiterentwickelt. Sie dient demnach als Ersatz für herkömmliche Trennmittel und bietet unter anderen den Vorteil einer übertragungsfreien und sicheren Bauteilentformung. So gewährleistet die Trennfolie eine gleichbleibend hohe Bauteilqualität.

Die am IFAM entwickelten Prozesse unter Einsatz der neuen Trennfolie erhöhen laut Aussage der Wissenschaftler auch den Wertschöpfungsanteil entlang der Prozesskette, indem sie nicht nur die Oberflächenqualität der gefertigten Rotorblätter optimieren sondern auch personal- und zeitintensive Arbeiten vermeiden. Dabei seien insbesondere die manuellen Arbeiten zum Reinigen und Einsprühen der Werkzeugformen mit Trennmittel sowie das aufwendige Abschleifen der Trennmittelreste zwischen der Aushärtung und dem Lackieren der hergestellten Rotorblätter zu nennen. Diese manuellen Arbeitsschritte erfolgen zum einen in unergonomischer Körperhaltung und stellen – wegen des intensiven Kontakts zu Schleifstäuben und Gefahrstoffen – hohe Anforderungen an den Gesundheitsschutz des Personals.

Darüber hinaus wird bei der Bauteilherstellung die Belegungszeit für die Rotorblattform deutlich verringert, weil die Formen nicht mehr gereinigt werden müssen. Auch verlängert das die Lebensdauer der Formen deutlich, weil sie nicht mehr durch abrasive Reinigungsverfahren verschleißen. Schließlich dient die Folie, die auch in komplexeren Werkzeuggeometrien nutzbar ist, zum einen als Schutz für das ausgehärtete Bauteil. Und zum anderen lässt sie sich leicht und rückstandsfrei von ihm entfernen. Zurück bleibe lediglich eine matte und saubere Oberfläche, die sich eben auch noch ohne Vorbehandlung lackieren lässt. Von diesem Erfolg ermutigt, blicken die IFAM-Forscher jetzt weiter nach vorne, wie die nächste Seite zeigt ...

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