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Rotorblätter aus Sandwich-Materialien

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Neuer Leichtbau-Ansatz mit thermoplastischen Schäumen und faserverstärkten Kunststoffen

12.10.2016

Hochbelastbare thermoplastische Schäume und Verbundwerkstoffe sollen die gigantischen Rotorblätter von Windkraftanlagen künftig leichter und recycelbar machen. Erste Demonstratoren stellt das Fraunhofer ICT auf der K2016 vor. Dank ihrer besonderen Eigenschaften eignen sich die neuen Materialien auch für andere Leichtbaustrukturen, etwa im Automobilbereich.

 - Leichter, recycelbar und widerstandsfähig: Fraunhofer zeigt auf der K 2016 erste Demonstratoren der Rotorblätter aus thermoplastischen Sandwich-Materialien.
© Fraunhofer ICT
Leichter, recycelbar und widerstandsfähig: Fraunhofer zeigt auf der K 2016 erste Demonstratoren der Rotorblätter aus thermoplastischen Sandwich-Materialien.

Heute werden Rotorblätter für Windkraftanlagen größtenteils in Handarbeit aus duromeren, aushärtenden Harzsystemen hergestellt. Diese lassen sich nicht aufschmelzen und sind für werkstoffliches Recycling ungeeignet. Allenfalls werden Granulate aus duromeren Altkunststoffen als Füllstoffe in einfachen Anwendungen wiederverwertet. Im EU-Projekt WALiD (Wind Blade Using Cost-Effective Advanced Lightweight Design) verfolge man ein völlig neues Blattkonzept, sagt ICT-Wissenschaftler Florian Rapp.

„Wir wechseln die Materialklasse und verwenden für Rotorblätter erstmals thermoplastische, schmelzbare Kunststoffe, die wir mit Hilfe von automatisierten Fertigungsanlagen effizient verarbeiten können“, erläutert er. Ziel ist es, die enthaltenen Glas- und Kohlenstofffasern zu separieren und das thermoplastische Matrixmaterial wiederzuverwerten. Für die Außenhülle sowie für Segmente der inneren Tragstruktur verwenden die Projektpartner Sandwich-Materialien aus thermoplastischen Schäumen und faserverstärkten Kunststoffen. Generell werden für die höchstbelasteten Bereiche des Rotorblatts kohlenstofffaserverstärkte Thermoplaste eingesetzt, wohingegen Glasfasern die weniger belasteten Bereiche verstärken.

Für den Sandwichkern entwickeln die Forscher thermoplastische Schäume, die in Sandwichbauweise mit Decklagen aus faserverstärkten Thermoplasten miteinander verbunden werden – eine Kombination, die die mechanische Festigkeit, die Widerstandsfähigkeit sowie die Langlebigkeit des Rotorblatts verbessert.