Entwicklung und Automatisierung einer Messplattform zur innovativen Qualitätssicherung in der Fertigung von Rotorblättern zukünftiger Windenergieanlagen

Kurzfassung

Rotorblätter aus aktueller Fertigung unterliegen hinsichtlich der Material- und Geometrieeigenschaften sehr großen Schwankungen. Hierbei können verschiedene Fertigungsfehler entstehen, die es zu ermitteln gilt. Nach aktuellem Stand der Technik bezieht sich die Qualitätssicherung auf stichprobenhaltige Kontrollen, die erst nach der Herstellung stattfinden und somit keine Lösung für eine qualitativ bessere Bauteilkonstruktion gewährleisten. Die Modellierung und Optimierung des Strukturverhaltens durch aerodynamisches Design kann nur mit Parametern durchgeführt werden, die unter einer realen Fertigung gemessen werden. Ziel ist es, die Fertigungsfehler zu identifizieren, sodass die dadurch geschaffenen Qualitätsmängel vermieden werden können. Hierzu wird ein Konzept vorgestellt, indem eine Messplattform mit verschiedenen Messsystemen unterschiedliche Materialkennwerte erfasst und die Fertigungsfehler in einer Inline-Qualitätssicherung ermittelt. Zu diesem Zweck wird ein Hauptsteuerungssystem zur Datenerfassung aufgebaut, welches als Steuerungs-, Überwachungs- und Analysesystem dient, um prozessrelevante Parameter durch Aushärte- und Temperatursensoren sowie durch optische Messsysteme zu erfassen. Die Entwicklung umfasst eine optische Messzelle, welche im Rahmen dieser Arbeit entwickelt, aufgebaut und in Betrieb genommen wird. Mit einer Siemens basierten SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) werden alle Programmroutinen für die Sensoren und Aktoren in das Hauptsteuerungssystem – genannt E.V.A.R.–System für Erkennen, Verarbeiten, Analysieren, Reagieren – implementiert und getestet. Zusätzlich werden über WinCC mehrere graphische Benutzeroberflächen zur effektiven Bedienung des Systems erstellt, mit dem der gesamte Fertigungsprozess umfassend überwacht und die Kinematik aus der Hauptsteuerungsanlage heraus gesteuert werden kann. Nach Abschluss der Entwicklungsarbeit wird das Konzept in einer Demonstrator-Fertigung getestet und validiert.