Produktion

Rotorblätter von Windkraftanlagen bestehen größtenteils aus glasfaserverstärkten Kunststoffen. Bei der Herstellung werden verschiedene Glasfasermatten übereinandergelegt, unter Vakuum gesetzt und mit einem Matrixelement – meist einem Harz – verklebt. Bei der Auslage der Glasfaser darf kein Fehler passieren, ansonsten könnte die Qualität des späteren Bauteils leiden. Sind die einzelnen Glasfasern richtig ausgerichtet? Gibt es ungewünschte Ondulationen, also Wellen in den Glasfasern? Bisher wird dies manuell geprüft, wobei jedoch lediglich die oberste Schicht erkennbar ist. Fragen der Ausrichtung der Glasfasern lassen sich daher bisher, wenn überhaupt, nur bedingt beantworten.

Im NRW-Leitmarkt-Projekt Fiberradar entwickeln Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer FHR gemeinsam mit der Aeroconcept GmbH, der Ruhr Universität Bochum und der FH Aachen nun ein Verfahren, mit dem sich erstmalig auch die Ausrichtung der unteren Schichten überprüfen lässt – zerstörungsfrei und automatisiert. Möglich macht es ein voll-polarimetrisches Radar. Das Besondere: Während übliche Radare nur über einen Kanal verfügen und somit eine Polarisation zum Senden als auch zum Empfangen nutzen, schickt das neue Radar Signale in zwei Polarisationen aus, auch die Empfänger arbeiten mit zwei Polarisationen. Zusammengenommen können also vier mögliche Kombinationen genutzt werden, um Informationen zu erheben. Werden diese vier Abbildungen miteinander verknüpft, lassen sich daraus die Richtung der Faserlagen ermitteln und Fehler in der Ausrichtung erkennen. Im Gegensatz zu üblichen Radarbildern erhält das Forscherteam hier also keine Schwarz-Weiß-Abbildung, sondern eine farbige, bei denen die einzelnen Farben für verschiedene Reflexionsverhalten stehen. Die Brechungskompensation verbessert die Bildqualität um ein Weiteres: Sie rechnet Ungenauigkeiten, die durch Brechungseffekte vor allem in tieferen Schichten entstehen, heraus. Indem die Forscherinnen und Forscher mit dem Radar die einzelnen Schichten abbilden, können sie das gesamte Volumen des Materials zerstörungsfrei überprüfen.

Das Radargerät, entwickelt von der Ruhr Universität Bochum, wird derzeit auf der Testplattform des Fraunhofer FHR auf Herz und Nieren geprüft: Das Team untersucht Proben aus dem Hause Aeroconcept, bei denen sich die Ausrichtung der Glasfaserlagen mit der Tiefe ändert. Ziel des Projektes ist es, das System am Arm eines Roboters zu befestigen, der sich automatisiert durch die Produktionshalle bewegt und die produzierten Bauteile scannt.