Validierung eines Infusionskonzeptes für biege-torsions-gekoppelte Rotorblätter von Windkraftanlagen

Kurzfassung

Im Rahmen des Smart Blade 2 Projekts werden Rotorblätter mit einer passiven BiegeTorsions-Kopplung (BTK) gefertigt. Diese BTK entsteht durch einen speziell gewählten Lagenaufbau. Trotz einfacher Geometrie der Druckseite des Rotorblattes erschwert der komplexe Lagenaufbau die Vorhersage der Fließfrontausbreitung während der Harzinfusion. Daher wird zur Unterstützung der Fertigung eine Harzinfusionssimulation entwickelt und ein existierendes Angusskonzept überprüft. Die für die Simulation notwendigen Parameter werden experimentell bestimmt. Es werden isotherme sowie reaktive Simulationen in RTM-Worx durchgeführt. Bei der reaktiven Simulation werden zur Beschreibung der Harzkinetik das Viskositätsmodell nach Castro und Macosko sowie das reaktionskinetische Modell nach Kamal-Sourour verwendet. Als Basismodell der Druckseite werden die vorhandenen strukturmechanischen Modelle genutzt. Durch Modifizerung dieser werden insgesamt vier verschiedene Modelle entwickelt, welche sich in der Kernmodellierung unterscheiden. Die Modelle bestehen aus zwei 2.5D-Schalen, welche die Innen- und Außenseite der Druckseite darstellen. Die beiden Schalen werden über zylindrische, oder flächenförmige Runner, miteinander verbunden. Diese Runner ersetzen das Kernmaterial, welches aus Polymerschaum oder Balsaholz besteht. Das Ersetzen des Kernmaterials findet auf Grund durchgeführter Versuche statt. In diesen Versuchen wird festgestellt, dass die Permeabilität des Kernmaterials in Ebenen- sowie Tiefenrichtung nicht eindeutig beschreibbar ist. Durch die Modellierung des Kernmaterials mit Runnerelementen können Teilbereiche des Kernmaterials ungehindert durchtränkt werden, was den Beobachtungen der Versuche entspricht. Mit Hilfe dieser Modelle wird ein vorgegebenes Angusskonzept überprüft. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass beim gewählten Angusskonzept eine trockene Stelle unter dem Gurt entstehen kann.