Schlanke und schnelle Formgebung für effizienteres Maschinenhaus

Für den dreidimensionalen Druck von Großkomponenten für Windenergieanlagen hat GE bereits 2019 Anlauf genommen. Damals druckte der US-Konzern mit der Verwendungsabsicht für seine Windturbinensparte in Zusammenarbeit mit dem französisch-österreichischen Bauunternehmen Lafarge Holcim und dem dänischen 3D-Druck-Spezialisten Cobod den Prototyp eines zehn Meter hohen Betonturmsockels mit Spritzguss. Im Mai meldete GE die Eröffnung einer 3D-Druckanlage mit 20 Mitarbeitern in den USA zu Forschungszwecken am Projekt des Turmsockel-Spritzgusses. In spätestens fünf Jahren will der Konzern mit ersten produzierten Gusstürmen auf dem Markt sein. Ziel der Innovation ist die Kostensenkung und eine erhöhte Standsicherheit der immer höheren Windturbinentürme. Um diese zu tragen, müssten ohne Innovationen am Design oder Material der Turmsockel die Durchmesser am Boden immer größer ausfallen oder die Turmwände gegen die Schwingungen immer dicker werden. Der unter dem GE-Dach entwickelte Spritzguss produziert Turmzylinder in Leichtbauweise – mit einer Doppelwand und in deren Hohlraum als luftige Verbindung eingespritzter Betongusswelle.

Während abzuwarten bleibt, wann sich tatsächlich die Marktfähigkeit von Betonspritzsockeln für sehr hohe Türme einstellen wird, könnte das jüngste 3D-Druck-Projekt von GE flexibler und schneller zum Einsatz kommen. Denn für 2022 hatte GE die Erprobung eines 3D-Drucks für Gussformen verschiedenster Bauteile des gesamten Maschinenhauses der GE-Offshore-Windenergieanlage Haliade X angekündigt. Die neue Windenergieanlage wird für bis zu 15 Megawatt Nennleistung ausgelegt sein. Die Druck-Maschine könne Formen für bis zu 60 Tonnen schwere Gussteile mit maximal 9,5 Meter Durchmesser herstellen, informierte GE bereits im September vergangenen Jahres. Als Entwicklungspartner nannten das Unternehmen das Gießereiforschungsinstitut Fraunhofer IGCV und das 3D-Druck-Unternehmen Voxeljet aus Bayern.

„Verbesserte Oberflächenqualität, Bauteilgenauigkeit und Gleichmäßigkeit“ verspricht sich GE von dem Projekt. Es heißt Advance Casting Cell und soll die Herstellung von Sandgussformen für Eisen- und Stahlguss von zehn auf zwei Wochen verkürzen. Durch das additive, Schicht für Schicht auftragende Verfahren lassen sich unterschiedlichste Oberflächenprofile kombinieren und Wechsel von Flächen und Rundungen auf den Formen erreichen.

Der Sprecher von Voxeljet, Frederik von Saldern, erklärt auf Nachfrage von ERNEUERBARE ENERGIEN die Attraktivität der im 3D-Sand-Druck hergestellten Gussformen für die Windturbinenproduzenten. Auch auf „Möglichkeiten des Leichtbaus“ verweist von Saldern. Wo bisher Bauteile an einzelnen wenig belasteten Stellen ihrer Gestalt nur aufgrund des zu hohen Aufwands einer neuen Gussform zu dick ausfielen, ließen sie sich mit den Gussformen womöglich verschlanken.

Die gewonnenen Freiheiten in der Formgebung und die erhöhte Flexibilität, Gussformen und damit Bauteile im und am Maschinenhaus immer neu anzupassen ergeben viele neue Chancen. Derzeit dient es dem Zweck, den Guss nah an jedem Produktionsort stattfinden lassen zu können. Eine Fertigung näher an den Baufeldern der Offshore-Windparks und damit geringere Transportkosten für Gusskomponenten winkt als Belohnung, wie es bei GE heißt. So könnte GE leichter örtliche Gießereien mit den neuen, günstigeren und schneller produzierten Gussformen aus dem 3D-Druck ausstatten.

„Verbesserte Oberflächenqualität, Bauteilgenauigkeit und Gleichmäßigkeit“