OPTIWELD: Forscherteam will neues Schweißverfahren entwickeln

Eine höhere Stabilität bei geringeren Kosten: Ein neues Schweißverfahren könnte helfen, Windkraftanlagen weiter zu verbessern. Die Entwicklung einer solchen Methode ist das Ziel des Projekts OPTIWELD, bei dem das Institut für Stahlbau und das Institut für Werkstoffkunde der Leibniz Universität Hannover erstmals zusammenarbeiten.

Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) fördert das Vorhaben mit 614.000 Euro. Das Gesamtvolumen des Forschungsprojekts beträgt rund eine Million Euro. Gemeinsam mit den Industriepartnern SIAG Tube & Tower, Leipzig, und Kjellberg Finsterwalde Schweißtechnik und Verschleißschutzsysteme erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der beiden Institute ökologische und ökonomische Hochleistungsfügetechniken für Stahlrohrtürme von Windenergieanlagen. Das PTJ Forschungszentrum Jülich begleitet das Vorhaben. „Ich freue mich, dass mit diesem Projekt die exzellente Produktionstechnik des Maschinenbaus mit der florierenden Windenergietechnik des Bauingenieurwesens zusammenwächst“, sagt Prof. Peter Schaumann, Leiter des Instituts für Stahlbau, der das Projekt koordiniert.

Die zunehmende Größe und die damit steigende Belastung von Windkraftanlagen haben dazu geführt, dass sich auch die Dimensionen der Turmkonstruktion erheblich vergrößert haben. Bei der Turmkonstruktion, die das Hauptelement der Tragstruktur bildet, handelt es sich meist um einen Stahlrohrturm. Die beim Bau verwendeten Grobbleche können im unteren Teil einer Windkraftanlage bis zu fünf Zentimeter dick sein. Die Anforderungen an die Qualität der verwendeten Werkstoffe und Schweißverbindungen sind daher hoch. Mit den derzeit eingesetzten Schweißverfahren ist die Grenze der ökonomischen Effizienz und der technischen Machbarkeit erreicht. Damit ist die Schweißtechnik zur Schlüsseltechnologie im gesamten Herstellungsprozess geworden.

Der Name OPTIWELD ist aus der Kombination der Worte „optimieren“ und „to weld“ (engl. = schweißen) entstanden. Ziel des Vorhabens ist, ein neuartiges, hybrides Schweißverfahren zu entwickeln, bei dem zwei bereits existierende Verfahren miteinander kombiniert werden. Dies ist zum einen das Plasmaschweißen, bei dem der Lichtbogen derart durch Kühlung eingeschnürt wird, dass seine Energiedichte sehr stark zunimmt. Zum anderen ist dies das Schweißen unter Anwendung eines mineralischen Pulvers, das vor allem bei langen Schweißnähten eingesetzt wird. Bei dem neuen Verfahren könnten Plasmastrahl und Lichtbogen geschützt durch Schweißpulver wirken. Parallel dazu wird als Hochleistungsfügeverfahren mit hohem Potenzial das Elektronenstrahlschweißen an Atmosphäre untersucht.

Die Schweißverfahren sollen insbesondere bei der Verarbeitung dickerer Grobbleche größere Einschweißtiefen, deutlich kürzere Schweißzeiten und eine verbesserte Qualität der Schweißnaht ermöglichen. Insbesondere das Volumen des Schweißzusatzes könnte auf diese Weise verringert werden. Der beschleunigte Schweißvorgang könnte zudem helfen, Energie einzusparen.

Mehr Informationen zu den beteiligten Projektpartnern gibt es im Internet unter:

www.stahlbau.uni-hannover.de
www.iw.uni-hannover.de
www.kjellberg.de
www.siag.de
www.fz-juelich.de/ptj/