Forschungsbereiche
Die Offshore-Windenergiegewinnung spielt für die Energiewende weiterhin eine wesentliche Rolle. Um die zukünftig geplanten Windpark-Projekte realisieren zu können, ist eine deutliche Verbesserung der Produktivität bei der Herstellung der Gründungsstrukturen unabdingbar. Insbesondere für größere Wassertiefen weisen Jacket-Strukturen aus dickwandigen Stahlrohrfachwerken ein großes Potential für eine Herstellung aus vorgefertigten Einzelkomponenten auf, sofern die schweißtechnische Herstellung mit einem höheren Grad an Mechanisierung erfolgen kann. Hierbei ist insbesondere die Wurzelschweißung in wechselnden Positionen unter variierenden geometrischen Bedingungen ein begrenzender Faktor, der einer Anwendung vollmechanisierter Schweißprozesse bei diesen Strukturen derzeit entgegen steht.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, ein Konzept zum adaptiven vollmechanisierten Wurzelschweißen zu entwickeln, mit dem Jacket-Gründungsstrukturen mit dem MSG-Schweißverfahren wirtschaftlich gefertigt werden können. Hierzu ist die Kombination aus einer Online-Sensorik, Prozessanalyse und Entwicklung von Regelkriterien für die Anwendung mit marktverfügbaren MSG-Prozessvarianten für das Wurzelschweißen notwendig.
Der Lösungsansatz hierzu ist die Integration optischer Sensorik zur Fugenerkennung und Erfassung der resultierenden Schweißnahtgeometrie, sowie die Entwicklung eines multivariaten Ersatzmodells des Schweißprozesses, so dass basierend auf dem Modell eine Auswahl von Schweißprozessparametern erfolgen kann. Mithilfe dieser Prozessadaptionsstrategie ist es Schweißanlagenherstellern und Systemintegratoren möglich, den geeigneten Schweißprozess für die jeweiligen Randbedingungen online auszuwählen und so Schweißnahtfehler zu vermeiden. Bislang ist eine solche Lösung nicht verfügbar und hemmt insbesondere KMU darin, Schweißprozessautomatisierung an komplexen dickwandigen Strukturen vorzunehmen und anzuwenden. Die Nutzbarkeit der Ergebnisse geht dabei weit über die Fertigung von Windenergieanlagen hinaus.
In dem Projekt konnte erfolgreich gezeigt werden, dass über die Nutzung marktverfügbarer Sensortechnologie eine automatisierte Wurzelschweißung mit dem Metallschutzgasschweißprozess möglich ist.
Gegenüber industriellen Systemen besteht der Unterschied insbesondere in der Art der Ansteuerung der Schweißstromquelle. Für die erfolgreiche Wurzelschweißung ist es nicht ausreichend, eine geometrische Positionskorrektur vorzunehmen. Vielmehr ist es auch notwendig, eine Anpassung der Schweißparameter vorzunehmen. Bislang erfolgt dies vor allem durch die Nutzung von Schweißprogrammlisten, bei denen eine ortsabhängige Umschaltung anhand einer Koordinatenprogrammierung erfolgt. Da hierdurch nicht auf sich ändernde Spaltverhältnisse reagiert werden kann, ist eine adaptive Regelung notwendig.
Die Umsetzung in dem Projekt auf Basis offener Systemkomponenten und standardisierter Laborhardware ermöglichte es, die Funktionsfähigkeit eines solchen An-satzes zu demonstrieren. Für eine beschränkte Anzahl an Stellgrößen konnte damit die geforderte Qualität der Wurzelschweißung eingehalten werden.
Der Schlussbericht ist über die DVS Media GmbH, Düsseldorf, beziehbar:
Übersicht der Forschungsbereiche: