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Wärmefluss statt Hammer

08.05.2004 - (idw) Fraunhofer-Gesellschaft

Tragflächen von Segelflugzeugen werden heute ebenso archaisch geprüft wie Rotorblätter moderner Windmühlen: mit Klopftests. Das erfahrene Ohr hört Hohlräume und andere Fehler. Ein deutlich schnelleres Verfahren misst die Wärmeverteilung orts- und zeitaufgelöst. Vom 11. bis 14. Mai wird es auf der Messe Control vorgestellt.


Noch untersucht Meinlschmidt das Rotorblatt mit einem Prototyp seiner Messeinrichtung. In Zukunft will er die Wärmequelle, die IR-Kamera und die Datenauswertung zu einer automatischen Prüfeinrichtung fusionieren. © Fraunhofer WKI Rotorblätter für Windkraftanlagen werden wie in der guten alten Zeit des selbstgebastelten Surfbretts gefertigt: Lage für Lage und in Handarbeit verkleben Arbeiter Glasfasermatten mit Epoxidharz oder anderen Klebstoffen. Am Ende müssen sie die bis zu 60 Meter langen Schalen zum Rotorblatt zusammenfügen. Im Inneren der begehbaren Schaufeln bewirken Stege, dass die ganze Konstruktion später möglichst lange und ohne Schaden der steifen Nordseebrise trotzt. Um dies sicherzustellen, kommt sowohl nach der Fertigung wie auch bei späteren Kontrollen an der Anlage der Mann mit dem Hämmerchen. Er seilt sich in windiger Höhe von der Nabe des Kraftwerks ab und klopft den Rotor nach Schäden ab. Keine Frage, dass diese Vorgehensweise zusammen mit visueller Inspektion seine Zeit dauert. Deutlich schneller, weil automatisierbar und verlässlicher, ginge es mit einem Prüfverfahren, das Forscher vom Fraunhofer-Institut für Holzforschung WKI in Braunschweig entwickeln. Als Mitglied der Fraunhofer-Allianz Vision demonstrieren sie es an einem fünf Meter langen Rotorabschnitt - auf der Control in Halle 6 am Stand 6306. Die 18. internationale Fachmesse für Qualitätssicherung findet vom 11. bis 14. Mai im badischen Sinsheim statt.

Die zugrunde liegende Wärmeflussthermographie, die ursprünglich zur Qualitätskontrolle von Laminatfußböden entwickelt wurde, erläutert Peter Meinlschmidt, Physiker und Projektleiter am WKI: "Mit einem Heizstrahler, der auf einem rollenden Messwagen befestigt ist, erwärmen wir die Oberfläche des Rotorblattes oder die Tragfläche eines Segelflugzeugs. Kurz danach kommt eine Infrarotkamera, die das Wärmebild der Oberfläche filmt. Nachdem der Computer den Film ausgewertet hat, erkennen wir am Monitor Fehlstellen wie Blasen und andere Einschlüsse, Risse, Haftungs- und Klebefehler bis zu etwa einem Zentimeter Größe." Wesentlich dabei ist die dynamische Bildauswertung, denn es genügt nicht, einfach nur die Temperaturverteilung an der Oberfläche zu einem Zeitpunkt zu messen. Wärme neigt dazu, sich gleichmäßig zu verteilen. Auf dem Weg zu diesem Gleichgewichtszustand "verrät" sie Fehlstellen, die sich im Bauteil in bis zu einigen Zentimetern Tiefe "verstecken".

Diese Art der Qualitäts- und Fehlerkontrolle ist weltweit bisher einzigartig. Flächen von mehreren Quadratmetern lassen sich innerhalb einer Minute vollständig erfassen. Nun suchen die Forscher Industriepartner, um mit ihnen das Verfahren zu einer vollautomatischen Prüfeinrichtung weiterzuentwickeln.

Ansprechpartner:
Dipl.-Phys. Peter Meinlschmidt
Telefon 05 31 / 21 55-4 49, Fax -4 51, peter.meinlschmidt@wki.fraunhofer.de

Dr. Norbert Bauer
Telefon 0 91 31 / 7 76-5 00, Fax -5 99, vision@fraunhofer.de
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