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Jul 24, 2023

Automatisierung der Schweißtechnik für Windparkstrukturen

Onshore-Windparks entlang der Küste nutzen Windkraft zur Energieerzeugung. Da automatisierte Schweißtechnologien beim Bau dieser großen Strukturen eine Schlüsselrolle spielen, sollten sie dies auch tun

Onshore-Windparks entlang der Küste nutzen Windkraft zur Energieerzeugung. Da automatisierte Schweißtechnologien beim Bau dieser großen Bauwerke eine Schlüsselrolle spielen, sollten sie auch einen umweltfreundlichen Ansatz verfolgen.

Während Onshore-Windparks in den Vereinigten Staaten beliebt sind, gibt es große Bestrebungen, Offshore-Windparks zu errichten. Diese stationären Turbinen bestehen aus Rohren mit einem Durchmesser von 15 m und einer Dicke von teilweise bis zu 300 mil an der Basis. Sie erfordern Hunderte Schweißdurchgänge, für die die meisten Menschen nicht mehrere Schweißer über einen Zeitraum von Wochen bezahlen würden.

Durch die Automatisierung des Prozesses kann Pemamek mehrere Elektroden in der halbschmalen Rille platzieren, um einen eingeschlossenen Winkel von 16° zu erzeugen. Es hat einen 8°-Radius an der Unterseite und eine 8°-Seitenwand. Wir haben einen automatisierten Kippkopf entwickelt, der es uns ermöglicht, die Ablagerung in die Nut zu lenken, um bei jedem einzelnen Durchgang eine ordnungsgemäße Seitenwandverschmelzung zu erreichen. Mit unserer WeldControl 500-Software, die für das Mehrschicht-Unterpulverschweißen entwickelt wurde, können wir visuell ein Diagramm erstellen, um vorherzusagen, wo alle einzelnen Schweißnähte in der Nut liegen werden. Wir haben vorab berechnet, wie viele Schweißnuten erforderlich sind, und können jede Schweißnahtgruppe steuern und überwachen – je nach Bedarf mit unterschiedlichen Amperewerten für Schweißnähte der zweiten Schicht.

Die Turmabschnitte sowohl für Offshore- als auch für Onshore-Windkraftanlagen sind verjüngt, aber hier enden die Gemeinsamkeiten. Offshore-Turmabschnitte sind deutlich breiter und höher, da sie größere Aggregate aufnehmen. Darüber hinaus ist die Herstellung von Offshore-Türmen und -Fundamenten aufgrund der rauen Unterwasserumgebung eine größere Herausforderung. Die Automatisierung trägt dazu bei, beide Prozesse zu erleichtern.

Eine neue Initiative ist Floating Wind Power, bei der es sich im Wesentlichen um eine verankerte schwimmende Windstruktur handelt. Es gibt Hunderte von Designs, darunter Flachpaneele, die wie große schwebende Achtecke aussehen, die aus acht flachen Wänden bestehen. Bei Röhrenmodellen handelt es sich um verstärkte röhrenförmige Strukturen, die als Schwimmkörper dienen. Eine Gruppe von Schwimmkörpern mit einem oder mehreren Türmen darauf, die durch leiterartige Strukturen verbunden sind, wird am Meeresboden angekettet, um die Umweltbelastung zu reduzieren. Automatisiertes Schweißen ist hier die effizienteste Wahl und ermöglicht eine bessere Kontrolle und Präzision für eine stärkere Verbindung. Umgekehrt passt ein manueller Schweißer wahrscheinlich die Spannungs-, Stromstärke- und Geschwindigkeitseinstellungen an. Während diese Schweißnähte möglicherweise Röntgen-, RT- und Qualitätstests bestehen, verbraucht dieser Ansatz mehr Energie und ist weniger konsistent. Es ist erwiesen, dass der Gesamtstrom- und Energieverbrauch bei gleichmäßigen Schweißnähten geringer ist.

An der Westküste werden Wellengeneratoren erforscht. Diese Unterwasser- oder leicht über dem Meer befindlichen Geräte nutzen Wellen oder Strömungen zur Stromerzeugung. Ihre Herstellung ist zwar sehr teuer, aber auf eine Lebensdauer von 100 Jahren ausgelegt. Das ist die fünffache Lebenserwartung einer Windkraftanlage, aber nur etwa das Vierfache der Kosten.

Diese extrem schweren Bauwerke müssen zudem sehr robust sein, da sie den Strömungen und dem wechselnden Seegang standhalten. Sie sind ständig in Bewegung und erzeugen dabei Strom. Für die Fertigung können wir alle oben genannten Technologien sowie das Mehrlagen-Unterpulverschweißen auch bei hochnickelhaltigen Legierungen und/oder Edelstahl einsetzen.

Unabhängig davon, welche Energiequelle konstruiert ist, wird Schweißflussmittel verwendet. Zum Glück kann es wiederverwendet werden. Flussmittel hat eine ähnliche Konsistenz wie Katzenstreu und ist anfällig für unerwünschte Feuchtigkeit. Um sicherzustellen, dass dies nicht geschieht, saugen wir das nicht verwendete Flussmittel ab, richten ein Vakuumklassifizierungssystem ein und geben das wiederverwendbare Flussmittel erneut in einen beheizten Behälter, der die Feuchtigkeit bis zur gewünschten Menge entfernt.

Dann mischen wir es mit dem eingehenden frischen Flussmittel, um es wiederzuverwenden, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. Der Prozess spart Drahtextrusion, Strom und alle Elemente der Flussmittelherstellung (Dampfschaufeln heben Mineralien buchstäblich aus dem Boden). Wir können die Zwiebel in so vielen Schichten schälen, aber am Ende entsteht weniger, wenn wir weniger verwenden.

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