26. Juni 2019

BAM testet Rotorblätter von Windkraftanlagen mit aktiver Thermografie

Schäden schnell und zuverlässig untersuchen

Quelle: BAM, Fachbereich Thermografische Verfahren

Links wird der Probekörper als Bild und mit Thermografie vermessen gezeigt. Die Abbildung rechts zeigt den Kontrast im Wärmebild und die Wahl des optimalen Beobachtungszeitpunkts. Quelle: BAM, Fachbereich Thermografische Verfahren

Damit Rotorblätter von Windkraftanlagen starke Belastungen aushalten können und trotzdem leicht bleiben, wird die Außenhülle der Rotorblätter mit versteifenden Trägern verklebt. Diese sind von außen nicht sichtbar und nur sehr begrenzt für Prüfungen auf Schäden zugänglich. Mit Thermografie kann die Qualität der Verklebungen der Träger zerstörungsfrei und schneller als bisher überprüft werden - sowohl in der Produktion oder an der Windkraftanlage montiert bei den vorgeschriebenen regelmäßigen Überprüfungen. Für das Verfahren wird die Oberfläche des Rotorblatts mit einer Wärmebildkamera beobachtet und für einige Minuten erwärmt, beispielsweise durch die Sonne. Nach einiger Zeit wird die Struktur des Rotorblatts im Wärmebild seiner Oberfläche sichtbar. Eine große Herausforderung für die Methode ist die Dicke der Außenhülle aus glasfaserverstärkten Kunststoffen. Für eine verlässliche Prüfung ist eine geeignet lange Erwärmung und der richtige Beobachtungszeitpunkt für das Wärmebild nötig. Die aktuelle Publikation untersucht, wie eine Prüferin oder ein Prüfer die Erwärmung und den richtigen Zeitpunkt sinnvoll abhängig von der Materialdicke wählt. Zudem beschreibt die Publikation ein Verfahren, mit dem vermieden werden kann, dass eine ungleichmäßige Erwärmung der Blattoberfläche eine genaue Prüfung stört. Die Messungen wurden an einem Probekörper im Labor durchgeführt. An dem Probekörper wird in einfacher Form die Versteifung durch unterschiedliche Materialdicken dargestellt. Durch daran angepasste Simulationen kann der Messprozess durch Computerrechnungen nachgestellt und damit genauer verstanden werden. Letztendlich ermöglicht die Simulation des Experiments die Erstellung von Tabellen für eine optimale und zuverlässige Prüfung auch bei größeren Materialdicken in einer Produktionshalle, oder auch unter Außenbedingungen.

Optimizing thermographic testing of thick GFRP plates by assessing the real energy absorbed within the material
Jan P. Müller, Rainer Krankenhagen
Composite Structures, 2018, Volume 215, pages 60-68
BAM Abteilung Zerstörungsfreie Prüfung, Fachbereich Thermografische Verfahren