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Verräterische Wärme

02.03.2009
Ist das Rotorblatt der Windkraftanlage noch intakt? Oder weist es winzige Luftblasen auf, die sich ausweiten und schließlich zum Bruch führen könnten?
Die Infrarot-Thermographie spürt Materialfehler schnell und kostengünstig auf.
Auf den ersten Blick betrachtet, wirkt das Rotorblatt makellos. Doch der Experte weiß, dass auf äußere Schönheit kein Verlass ist.

Thermographische Aufnahme von Lufteinschlüssen (hell) in einem Rotorblatt. © Fraunhofer WKI

Er klopft die Oberfläche ab, lauscht. Ein satter, tiefer Ton lässt ihn wissen, dass das Laminat homogen ist, ein eher flacher, hohler Ton deutet auf Unstetigkeiten im Material hin. Oberflächennahe Delaminationen und Hohlstellen ab einer gewissen Größe kann der Sachverständige auch erkennen, indem er mit der Hand über die Oberfläche streicht. Aber selbst ein erfahrener Prüfer kann auf diese Weise nicht alle versteckten Fehler auffinden.

Rotorblätter bestehen vorwiegend aus Glasfasern, die als Matten oder Gelege verarbeitet werden: Um ein 60 Meter langes Rotorblatt zu formen, müssen Hunderte solcher Matten plan in eine Form gelegt und im Vakuum mit speziellen Harzen imprägniert werden. Kleine Unregelmäßigkeiten können dazu führen, dass sich Luftblasen oder andere Fehler bilden. Wird das Rotorblatt den Belastungen des Alltags ausgesetzt, führen diese Fehler oft zu mechanischen Spannungen im Material. Die Folge: Das Laminat kann aufreißen, die Rotorblätter frühzeitig versagen.

Forscher vom Fraunhofer Wilhelm-Klauditz-Institut WKI in Braunschweig machen solche Fehler sichtbar: "Die Infrarot-Thermographie ist dafür gut geeignet, denn sie ist schnell, verhältnismäßig preisgünstig und verursacht keine Schäden", erklärt Dr. Hiltrud Brocke, Projektleiterin am WKI. "Die Oberfläche wird kurz mit einem Infrarotstrahler erwärmt. Eine Spezialkamera zeigt, wie sich die Wärmefront im Material ausbreitet. Stößt die Front auf Lufteinschlüsse oder Delaminationen, staut sie sich, weil sich Wärme in Luft schlechter ausbreitet als in festem Laminat." Einige Zentimeter tief blicken die Forscher auf diese Weise in das Material hinein.

"Weil die Apparatur aus Infrarotstrahler, Kamera und Rechner mobil ist, können wir während der Fertigung messen, am Ende des Transportwegs und auch an fertig montierten Windenergieanlagen", sagt Brocke. Auf der Hannover-Messe vom 20. bis 24. April zeigen die Forscher ihre Technik an einem Rotorblattabschnitt, in den sie einige typische Fehler eingebaut haben (Halle 27, Stand G20).

Hiltrud Brocke | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.wki.fraunhofer.de

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