Maximální výtěžnost energie díky dokonalému povrchu

Aby se snížil odpor vzduchu a oddálila eroze, jsou listy rotoru po výrobě natřeny. Pro optimální přilnavost nátěru je nezbytné správné broušení povrchu GRP. To lze zkontrolovat a optimalizovat pomocí mobilního zařízení pro 3D měření drsnosti MarSurf CM mobile a v konečném důsledku také zvýšit výrobu elektřiny šetrné ke klimatu.

Větrné turbíny Fraunhofer IWES vyprodukují během své životnosti až 70krát více energie, než je potřeba na jejich výrobu, použití a likvidaci. Proto je tato technologie nejen ekologicky, ale i ekonomicky velmi zajímavá. V zájmu maximalizace energetického výkonu turbíny v posledních letech značně narostly do výšky: samotné listy rotoru, jejichž špičky se otáčejí rychlostí až 300 kilometrů za hodinu, jsou nyní až 120 metrů dlouhé a váží až 40 tun. Jejich výkon se testuje ve Fraunhoferově institutu pro větrné energetické systémy (IWES ). Fraunhofer IWES se jako průmyslový institut věnuje výhradně větrné energii a vodíkovým technologiím. V ukázkovém centru IWES BladeMaker v Bremerhavenu se vyvíjejí výrobní technologie a automatizační řešení pro výrobu rotorových listů.

Složité procesy broušení Lopatky rotorů se skládají převážně z epoxidových pryskyřic a skleněných vláken. Pro odstranění nerovností a přípravu povrchu pro následné lakování se surové součásti ručně brousí. Je to proto, že povrchy ze skelného laminátu mohou mít různou povrchovou strukturu v důsledku heterogenity materiálu a možných vzduchových inkluzí v pryskyřici, které mají negativní vliv na přilnavost nebo povrch povlaku. Při obrábění skelných vláken dochází také k různým mechanismům oddělování, které vyplývají ze směru řezu brusného zrna vůči skleněnému vláknu a závisí na tom, zda jsou na povrchu vystaveny malé plochy čisté pryskyřice nebo svazků vláken. "To může mít za následek odlišnou strukturu povrchu a zvýšené opotřebení brusného zrna. Nastavení konzistentní kvality povrchu na celém povrchu rotorové lopatky je proto časově velmi náročné," vysvětluje Sören Eden, výzkumný pracovník společnosti IWES. "Zajímalo nás, jak musí vypadat povrch a s ním spojený proces broušení, aby vrstva laku co nejlépe vydržela v podmínkách eroze." Doposud se k tomu používaly především empirické hodnoty od výrobců brusiva a nátěrových hmot.

Konfokální měřicí technologie v boji proti erozi

Vrstva laku chrání před UV zářením a je důležitá pro aerodynamiku: hladký povrch klade menší odpor vzduchu, takže se zvyšuje aerodynamický odpor. Aby byla zajištěna co nejlepší kvalita povrchů před úpravou a stejná úroveň přilnavosti nátěru, hledala společnost Fraunhofer IWES měřicí systém, který by spolehlivě mapoval topografii povrchu a dvourozměrné vlastnosti drsnosti v rozsahu nižších mikrometrů - před lakováním i po něm. "Dalším aspektem byla mobilita takového systému: pracujeme přece na velkých komponentech, nemůžeme nic vypilovat a na chvíli přenést. Měřicí zařízení musí být přivedeno k obrobku, ne naopak," vysvětluje Eden. Vzhledem k rozměrům součástí a různorodým povrchovým strukturám byly hmatové měřicí systémy od počátku vyloučeny - dokonalé reprodukce struktury lze dosáhnout pouze pomocí 3D systému. Eden začal hledat vhodný systém a to, co hledal, našel u výrobce měřicí techniky Mahr. Společnost se sídlem v Göttingenu v současnosti nabízí jediné konfokální mobilní zařízení s vysokým rozlišením na trhu.

Zkušební měření na místě

Vědec pozval odborníky na měřicí techniku na veletrh IWES v Bremerhavenu. Ve svém zavazadle měl demonstrační zařízení MarSurf CM mobile, které Christopher Wallmann, inženýr prodeje v terénu společnosti Mahr, představil týmu IWES a s nímž během první schůzky okamžitě provedl zkušební měření na lopatkách rotoru. "Toto zařízení je připraveno k použití na místě během několika minut. Váží pouhých osm kilogramů a je odpovídajícím způsobem flexibilní," vysvětluje Wallmann. "Dokonce i velkoplošná měření na objektech s poloměrem zakřivení, jako je tomu v případě lopatek rotoru, jsou možná s přesností díky integrované funkci sledování tvaru." Optický měřicí systém je založen na konfokální technologii a je vhodný i pro použití v náročných výrobních podmínkách. Mnoho nastavení měření lze načíst pomocí funkce šablony při spuštění systému; uživatelé musí načíst pouze šablonu určenou pro dané měření. Rozsah měření je pak automaticky nastaven pomocí tzv. Range Finderu. "Při spojování jednotlivých snímků do celkového obrazu podporuje funkce sledování tvaru rychlé měření a zároveň vypočítává zakřivení povrchu," vysvětluje specialista na měření. Typická doba měření je pět až deset sekund; výsledky měření se přenášejí přímo do volně definovatelného protokolu měření. Mobilnízařízení MarSurf CM je nyní v provozu v Bremerhavenu od června 2020. Je součástí optického portfolia společnosti Mahr, které kromě konfokálních zařízení zahrnuje také interferometrii v bílém světle a profilometrii.

Kontakt

Máte zájem o naše produkty? Kontaktujte nás! Christopher Wallmann, Mahr GmbH E-mail: Christopher.Wallmann@mahr.de Tel:+49 (208) 62000-704