2018-12-01  –  2022-02-28

1.517.707,01 EUR

Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES), Leuna, Bremen

0324329A

Windenergieanlagen - Antriebsstrang [EB1212]

01184227/1  –  Gusswelle - Werkstoff und Bauteiloptimierung für leistungsfähigere Gusskomponenten im Antriebsstrang von Windenergieanlagen durch den Einsatz von Kokillenguss

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE3)

Energie

Großgussbauteile aus Kugelgraphitguss (GJS) bieten u. a. für den Bereich der Windenergie hohe gestalterische Freiräume und einen geringeren Fertigungsaufwand. Aus Gusseisen mit Kugelgraphit hergestellte Wellen weisen jedoch aktuell festigkeitsbedingt einen größeren Wellendurchmesser auf. Der vergrößerte Wellendurchmesser führt wiederum zu einem unnötig großen Hauptlager. Insgesamt werden hierdurch momentan die Vorteile der gießtechnischen Gestaltungsfreiheit sowie des optimierten Materialeinsatzes mit den damit verbundenen geringeren Aufwendungen, die GJS gegenüber Schmiedebauteilen aufweist, nahezu aufgehoben. Dies liegt insbesondere daran, dass die derzeit aus den Normen stammenden Gusswerkstoffkennwerte auf Untersuchungen an Erzeugnissen basieren, die im Sandformguss hergestellt wurden, und diese Untersuchungen auf die 1970er Jahren zurückgehen, ohne dass eine Einbindung neuer Gießkonzepte wie dem Kokillenguss vollzogen worden wäre. Derzeit existiert für die zutreffende Bemessung von GJS-Bauteilen aus Kokillenguss keine Richtlinie oder Norm hinsichtlich der quasi-statischen und zyklischen Beanspruchbarkeit, die eine optimierte, kostengünstige und ressourcenschonende Entwicklung neuer Rotorhohlwellen und anderer Kokillengussbauteile ermöglichen würden. Wesentliche Ziele des Teilvorhabens, um dieser Problematik zu begegnen sind: • die Ermittlung des zyklischen Werkstoffverhaltens von in Kokillen vergossenem, dickwandigem EN-GJS-400-18U-LT sowie EN-GJS-600-3 in Schwingfestigkeitsversuchen, • die Ermittlung eines Konzeptes für die Bemessung von dickwandigen Kokillengussbauteilen und insbesondere der Rotorhohlwelle von Windenergieanlagen (WEA), • die Erweiterung bzw. Anpassung des BeBen XXL Hauptwellenprüfstandes für die Prüfung von Gusswellen, • Durchführung von zwei Ganzteilprüfungen der WEA Hauptwelle aus zwei unterschiedlichen Gusswerkstoffen und • Validierung des zu entwickelnden Bauteilbemessungskonzeptes durch den Großversuch.