Bei der Entwicklung neuer Geometrien und Fertigungstechnik für Rotoren wird zunehmend auf sorgfältige Prüfungsmethoden gesetzt. Für Belastungstests an Rotorblättern für Windkraftanlagen (WKA) werden deshalb inzwischen eigene Prüfstände entwickelt, mit denen reale Belastungen durch Wind und Wetter simuliert werden können. Wichtig ist dabei, dass der kostspielige Rotor nicht zerstört wird. Übliche Rotoren haben derzeit Längen zwischen 40 und 60m und werden in Halbschalen-Sandwichbauweise aus glasfaserverstärkten Kunststoff gefertigt. Das Fraunhofer Institut IWES in Bremerhaven hat einen Prüfstand entwickelt, mit dem Rotorblätter bis 70m Länge geprüft werden können. Durch mechanische Belastung kann die Spitze des Rotorblattes um bis zu 10m verzogen werden. Das Rotorblatt wird dafür in horizontaler Lage an den Prüfstand montiert. Stahlseile werden über Umlenkrollen zum Rotor geführt und an verschiedenen Positionen entweder direkt oder über mechanische Klemmen am Rotorblatt befestigt. Zur Messung der Verformung werden am Prüfstand zwölf Seilzugsensoren verwendet. Je Zugpunkt messen zwei Sensoren die Auslenkung und Verwindung des Rotorblattes. Die Sensoren sind dafür auf Schienen am Boden montiert; das Messseil wird in vorgefertigte Ösen an den Klemmen eingehängt. Die Seilzugsensoren arbeiten in dieser Anwendung mit Messbereichen zwischen 3 und 10m. Das ausgegebene Digitalsignal wird direkt für weitere Simulationen herangezogen.
Kontrollierte Schweißnaht
Der Turm einer WKA wird meist als das unscheinbarste Bauteil erachtet. Dabei ist der Turm mit Höhen von 130m und einem Gewicht von mehreren hundert Tonnen das größte und schwerste Bauteil einer solchen Anlage. Die unscheinbare aber äußerst wichtige Aufgabe, die Gondel zu tragen und allen Witterungseinflüssen standzuhalten erfordert ein hohes Maß an Qualität und Zuverlässigkeit. Eine sehr häufige Form sind Stahlrohrtürme, die aus meistens zwei bis fünf Segmenten mit je 20 bis 30m Länge bestehen. Ein Segment eines Turms wird aus 20 bis 40mm starkem Stahlblech gerollt und anschließend verschweißt. Die einzelnen Segmente werden miteinander verschraubt oder auch geschweißt, wobei für die geschraubte Variante ein Flansch an das Segment geschweißt werden muss. Jede Schweißnaht muss dabei zwingend die hohen Belastungen des Turmes im fertigen Zustand widerstehen. Eine Qualitätsprüfung der Schweißnähte ist deshalb aus Sicherheitsgründen ein notwendiger Schritt. Für die automatische und präzise Kontrolle von Schweißnähten werden bereits in vielen anderen Branchen Laserscanner von Micro-Epsilon verwendet. Einen passenden Vergleich bietet die Schweißnahtkontrolle von Pipelines. Auch hier müssen die Schweißnähte hohen Qualitätsanforderungen genügen. Die Laserscanner nutzen das Lichtschnittverfahren. Dabei projiziert ein Laser einen Punkt oder eine Linie auf ein Objekt. Das dort diffus reflektierte Licht wird über die lichtempfindliche CMOS-Empfangseinheit aufgenommen. Entfernt sich das Objekt, ändert sich auch der Lichteinfallswinkel und damit die beleuchtete Stelle auf dem Empfangselement. Bei einer Messung wird das diffus gestreute Licht der Linie von einem hochempfindlichen CMOS-Chip detektiert, welcher ein präzises Abbild des Oberflächenprofils erzeugt. Jede Veränderung des Profils verändert die abgebildete Linie und resultiert damit in einem geänderten Abbild auf dem Chip. Jede Linie kann als Aneinanderreihung von Punkten gesehen werden. Wird der Scanner über die Schweißnaht traversiert, entsteht durch Aneinanderlegen der einzelnen Linienprofile ein 3D-Abbild des Objekts. Dabei wird auch von der sogenannten Punktewolke gesprochen, weil sich das Bild aus tausenden einzelnen Messpunkte zusammensetzt. So können einwandfreie Schweißnähte sichergestellt werden
