SmartWeld: Innovatives Design- und Fertigungskonzept zur Steigerung der Leichtbaupotenziale im Stahlbau

Auf einen Blick

• Bei den Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen lassen sich durch Leichtbaustrukturen erhebliche Mengen Stahl und damit CO2 einsparen.
• Die Fertigung dieser Strukturen ist aber angesichts des hohen manuellen Arbeitsanteils vor allem beim Schweißen derzeit nicht wirtschaftlich.
• Im Projekt SmartWeld entwickeln die Projektpartner automatisierte Design- und Fertigungskonzepte, um diese CO2-Einsparpotenziale zu heben.
• Das Fraunhofer IWES ist in einem Teilprojekt unter anderem für die Erfassung und Datenaufbereitung der digitalisierten Fertigungsprozesse verantwortlich.

Herausforderung

Als Gründungsstrukturen von Offshore-Windenergieanlagen kommen derzeit vor allem massive Monopiles zum Einsatz, für die je nach Anlagengröße bis zu 2.000 Tonnen (t) Stahl benötigt werden. Erheblich leichter sind so genannte aufgelöste Jacket-Gründungen, die gitterartig aufgebaut sind. Die Fertigung dieser Leichtbaustrukturen ist aber angesichts des hohen manuellen Arbeitsanteils vor allem beim Schweißen derzeit nicht wirtschaftlich, so dass sie kaum zum Einsatz kommen.

Lösung

Im Projekt SmartWeld haben sich die Projektpartner zum Ziel gesetzt, mit Hilfe innovativer und digitaler Design- und Fertigungskonzepte die Möglichkeiten des Leichtbaus unter konsequenter Digitalisierung der Fertigungskette aufzuzeigen, um einerseits die Ressourceneffizienz zu forcieren und gleichzeitig wettbewerbsfähige Fertigungsstrategien zu entwickeln. Daher wird im Projekt der gesamte Produktentstehungs- und Prüfprozess betrachtet – ausgehend vom Design im Kontext des konstruktiven Leichtbaus und dem schweißtechnischen Fertigungsprozess über die Bauteilprüfung sowie den Transfer der Ergebnisse in die Industrie durch serientaugliche Demonstratoren. Die Wissenschaftler*innen rechnen mit einem möglichen CO2-Einsparpotenzial von mehr als 100.000 t für einen Windpark mit 100 Anlagen.

Mehrwert

In einem Teilprojekt ist das Fraunhofer IWES unter anderen für die Erfassung und Datenaufbereitung der digitalisierten Fertigungsprozesse verantwortlich. Mit Hilfe eines digitalen Zwillings wird eine wirtschaftliche und ressourcenschonende Fertigung ermöglicht. Dabei kommt dem Erfassen der Ermüdung der Schweißnähte eine besondere Bedeutung zu.