Subkomponententest der Rotorblatt-Hinterkante: realistischere Belastung von kritischen Strukturbereichen

Zum Ende des EU-Projektes „IRPWind“ sind sich die Technical University of Denmark (DTU), Knowlegdge Centere WMC und das Fraunhofer IWES einig: die Prüfung eines drei Meter langen Hinterkanten-Segments hat das Potential, sich als Ergänzung zum zertifizierungsrelevanten Ganz-blatttest zu etablieren. Sie liefert belastbare Ergebnisse mit weitreichender Aussagekraft: Kritische Blattdetails können besonders eingehend betrachtet und beliebige Lastfälle nachgebildet werden, während im konventionellen Ermüdungstest nur in Schlag- und Schwenkrichtung Belastungen aufgebracht werden. Die Verbundpartner setzten im Projekt jeweils individuelle Schwerpunkte und führen die Ergebnisse nun für die Endauswertung zusammen.

Vier Kameras verfolgen den Testverlauf, filmen die mit einem Punktmuster prä-parierte Oberfläche des Prüflings und machen mit Hilfe des sogenannten Digital-Image-Correlation-Systems Deformationen simultan auf der Druck- und Saug-seite sichtbar. Neben Dehnungsmesstreifen sind zusätzlich Acoustic Emission-Sensoren im Einsatz, um Risse an der Klebnaht anzuzeigen. Dieser Bereich des Blattsegments ist besonders anfällig für Schäden, wenn er unter zyklischer Last wechselnd oder schwellend belastet wird. Der dafür eingesetzte Lasteinleitungsrahmen, eine Eigenkonstruktion des Fraunhofer IWES, ermöglicht dabei eine hohe Flexibilität: Er setzt über zwei Kugelgelenke auf verschiebbaren Adapterplatten an beiden Seiten der Probe auf, sodass sich beliebige kombinierte Lastfälle nachbilden lassen. Der Umbau der Testkonfiguartion ist schnell und unkompliziert möglich.

Jedes der drei Institute konzentrierte sich im „IRPWind“-Projekt auf ein drei Meter langes Teilsegment des gleichen Typseines 34-Meter langen Rotorblatttyps zur Untersuchung. Während man sich an der DTU auf statische Tests konzentrierte, untersuchten die Forscher am Fraunhofer IWES und WMC die Rissbildung an der Klebnaht infolge dynamischer Lasteinleitung.

„Wir sind insgesamt sehr zufrieden mit den aussagekräftigen Ergebnissen der Hinterkantentests und glauben, dass die Prüfmethode als Ergänzung von Ganzblatttests der Industrie einen Mehrwert bieten kann“, so das Fazit der IWES-Projektleiter Malo Rosemeier und Dr. Alexandros Antoniou. Auch nach Abschluss des „IRPWind”-Projektes plant das Fraunhofer IWES, die Prüfmethodik weiterzuentwickeln, um realistischere Belastungsszenarien abzubilden: Für das aktuelle Projekt „Zukunftskonzept Betriebsfestigkeit von Rotor-blättern - Entwicklung von Segment-, Abschnitts- und Komponentenprüfungen“ ist in Bremerhaven der Bau eines neuen Prüfstands geplant, der den Rahmen für Segmenttests im großen Maßstab stellen wird.

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