Immense Arbeitserleichterung: Die Laserprojektion zeigt die Form im Maßstab 1:1 an. Der nächste Zuschnitt wird präzise innerhalb des projizierten Umrisses abgelegt
Da Rotorblätter zwar leicht, aber dennoch robust sein müssen, werden sie in Sandwichbauweise aus Glas-, Kohlefaser und Holz hergestellt. Um die komplexe Produktion zu verbessern, ersetzen immer mehr Hersteller die bisher verwendeten manuellen Schablonen zum Positionieren der Fasermatten, denn neue digitale Laserschablonen sorgen für höhere Genauigkeit und eine erhebliche Zeitersparnis.
Immense Arbeitserleichterung: Die Laserprojektion zeigt die Form im Maßstab 1:1 an. Der nächste Zuschnitt wird präzise innerhalb des projizierten Umrisses abgelegt
Digitale Laserschablone für Verbundwerkstoffe

Schnell zum Rotorblatt

Galvanometerspiegel lenken den Laserpunkt präzise an die richtige Position
Galvanometerspiegel lenken den Laserpunkt präzise an die richtige Position

Beim Herstellen von Rotorblättern für Windkraftanlagen in Halbschalen-Sandwichbauweise, werden abwechselnd Fasermaterial und flüssiges Harz in eine Form gebracht. Bis zu sieben Faserlagen werden dabei in eine duroplastische Kunststoffmatrix eingebettet. Die Form wird abschließend mit Folie abgedichtet und evakuiert. Luftdruck presst die Lagen zusammen und fixiert sie. Erst in der Endfertigung werden diese Halbzeuge zu Rotorblättern zusammengefügt.

Laserschablonen: genauer und schneller als manuelle Pendant

Besondere Herausforderung bei der Herstellung der bis zu 60 m langen Halbschalen ist das exakte Schichten der einzelnen Lagen. Bislang wurden die einzelnen Matten aus den unterschiedlichen Materialien mit Schablonen positioniert oder aufwändig vermessen. Da das Arbeiten mit Schablonen jedoch fehleranfällig ist, setzen Hersteller von Windenergieanlagen verstärkt auf eine digitale Laserschablone speziell für Verbundwerkstoffe, die „Composite Pro" von LAP. Laut einem verantwortlichen Entwicklungsingenieur eines Windenergieanlagenherstellers erwartet man dadurch eine Zeitersparnis von über 20 % in einigen Produktionsbereichen und eine weitere Optimierung durch eine produktionsbegeleitende Analyse der Prozesse.

„Die Composite Pro-Systeme projizieren mit Laserstrahlen die exakte Position der einzelnen Matten und eine eindeutige Identifikationsnummer," beschreibt Axel Rieckmann, Vertriebsleiter Industrie bei LAP, das Verfahren. „Das Ausrichten der Teile mit den unhandlichen Schablonen und das umständliche manuelle Einmessen entfallen, was für eine höhere Genauigkeit und eine erhebliche Zeiteinsparung sorgt. Außerdem wird die korrekte Lage der Matten in der gekrümmten Form während der Herstellung mit Hilfe der Laserprojektion kontrolliert. So lassen sich Fehler in der Produktion und aufwändiges Nacharbeiten schon frühzeitig ausschließen."

Der Laserprojektor von LAP kann drei Farben gleichzeitig projizieren. Dadurch lassen sich bestimmte Bereiche hervorheben. Durch den Wechsel der Farbe von rot nach gelb oder grün kann das System signalisieren, welche Teile bearbeitet werden müssen, in Arbeit oder bereits fertig sind.

Ein weiterer entscheidender Vorteil bei der Herstellung von Rotorblättern für Winenergieanlagen ist außerdem, dass die unterschiedlichen Werke der weltweit verteilten Standorte über das neue System kommunizieren können. Rieckmann erklärt: „Die Rotorblätter der immer größer werdenden Windkraftanlagen zu transportieren, ist außerordentlich aufwändig. Daher brauchten die Hersteller bisher für jeden Standort eigene Schablonen für die einzelnen Rotortypen. Zusätzlich bedeutete das bei jeder geringfügigen Änderung neue Schablonen für alle Standorte. Das fällt mit dem neuen Projektionssystem einfach weg. Mit Composite Pro können nun wichtige Informationen und Anpassungen einfach online versendet werden."

Das Prinzip der Laserprojektion

Um eine Kontur darzustellen, lenken zwei drehbare, elektronisch gesteuerte Spiegel (Galvanometer) einen Laserstrahl ab und projizieren ihn auf die Oberfläche. Das geschieht mit so hoher Geschwindigkeit, dass das menschliche Auge die Kontur als eine durchgehende Linie wahrnimmt. Aus einem Abstand von 4 m von der Arbeitsoberfläche erreichen die Laserprojektoren eine Genauigkeit von ±0,5 mm.

Die Software „PRO-Soft 3D" steuert den Arbeitsablauf von der Eingabe der CAD-Daten über die Übertragung der Steuerdaten an die Projektoren bis zur Abfolge der einzelnen Arbeitsschritte. Zudem führt sie den Anwender Schritt für Schritt durch den gesamten Prozess des Lagenaufbaus. Da LAP digitale Regler für die Ansteuerung der Spiegel verwendet, gibt es keine interne systembedingte Drift, die Projektoren zeichnen sich durch hohe Wiederholgenauigkeit und Stabilität der Projektion aus.

Das System prüft in frei wählbaren Zeitintervallen automatisch die Position mehrerer Referenzpunkte auf der Arbeitsoberfläche und gewährleistet so die exakte Kalibrierung des Systems. Automatische Funktionen verhindern Bedienfehler und sorgen für hohe Präzision und Reproduzierbarkeit.

Die Laserprojektoren werden meist unter der Hallendecke oder an einer Tragkonstruktion befestigt. Die Laserköpfe sind vollständig gekapselt. So kann kein Staub eindringen, die Laser verschmutzen nicht. Die aktive thermoelektrische Temperierung gleicht Schwankungen der Umgebungstemperatur aus und stellt so die lange Lebensdauer der Lasermodule sicher.

Online-Info

www.kem.de/0911471

Der Beitrag stammt von der LAP GmbH Laser Applikationen, Lüneburg

Nie wieder Schablonen transportieren

Nachgefragt

· Herr Riekmann,wie lauten Ihre drei überzeugendsten Argumente für Composite Pro?

Riekmann: Das Wichtigste ist, dass das umständliche Hantieren mit riesigen Schablonen wegfällt. Das Arbeiten mit Schablonen bei der Fertigung von sperrigen Werkstücken aus Verbundstoffen ist nicht nur für die Anwender lästig, sondern auch enorm zeitaufwändig. Hier lässt sich mit Composite Pro in kurzer Zeit viel Geld sparen.

Weiterer Pluspunkt: Die Schablonen müssen nicht mehr durch die ganze Welt transportiert werden. Damit meine ich nicht nur innerhalb eines Werkes. Wir wissen von unseren Kunden, dass es sogar länderübergreifende Schablonentransporte gibt. Unsere digitalen Schablonen, sprich die CAD-Daten für die Projektion, lassen sich hingegen ganz einfach per E-Mail verschicken. So kann der Produktionsleiter in wenigen Sekunden die Projektordaten in allen Produktionsstätten auf der Welt anpassen. Und das gleichzeitig. Außerdem sind wir stolz darauf, mit Composite Pro über das einzige System weltweit zu verfügen, das gleichzeitig mit drei Farben arbeiten kann. Mit unseren Projektoren können wir die CAD-Daten in Rot, Grün und Gelb anzeigen, beispielsweise für die Kontur des Werkstücks, zur Markierung von Klebepunkten und zur Einblendung von Werkstücknummern.

· Wie erklärungsbedürftig ist die digitale Laserschablone?

Riekmann: Auf einer Skala von Null bis Zehn eine geschätzte Drei. Der Anwender, der die Matten legt, muss über das System eigentlich kaum etwas wissen. Nach dem Verlegen drückt er einfach auf die Taste „Weiter" und schon bekommt er die nächste Kontur angezeigt. Er kann sich voll und ganz auf das Material konzentrieren.

Es bedarf nur einer kleinen Schulung und schon beherrscht der Bediener das Einlesen der CAD-Daten in das System. Daraufhin werden die CAD-Daten an den Projektor übermittelt und die Arbeit kann beginnen.

· Wann haben sich die Systeme denn amortisiert?

Riekmann: Das ist eine schwierige Frage. Ganz grob: zwischen drei und achtzehn Monaten. Dabei spielen viele Faktoren hinein. Beispielsweise ist der Projektumfang ganz entscheidend. Kunden, die die Projektoren intensiv nutzen, haben die Kosten auch schnell wieder drin. Wer sie weniger einsetzt, braucht eben etwas mehr Zeit, bis sich die Investition in Composite Pro amortisiert hat. Außerdem kommt es auch auf die Projektabläufe an. Ein eingespieltes Team kann bereits nach kurzer Zeit hocheffizient mit unserem System arbeiten.

29.09.2011


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