Entwicklung von weltgrößtem 3-D-Drucker startet

Der Ausbau der Windenergie kommt nun mit Macht in Gang. GE Renewable Energy, das Fraunhofer IGCV sowie die voxeljet AG entwickeln mithilfe von Bundesförderungen einen Sand-3-D-Drucker für Offshore-Windkraftanlagen. Es geht um die Produktion von bis zu 60 Tonnen schweren Formen für eine Gusskomponente der GE Haliade-X Offshore-Turbine.Um den CO2-Fußabdruck zu verringern, soll der Drucker nahe der Installationsstätte in Betrieb gehen.

Die Forschungspartnerschaft ist Mitte September bekannt gegeben worden. Ziel der Kooperation ist es, die Produktion von Hauptkomponenten der Offshore-Windturbine Haliade-X von GE zu optimieren. Der 3-D-Drucker für die XXL-Formen wird Advance Casting Cell (ACC) heißen. Bezuschusst wird das Entwicklungsprojekt über das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Die innerhalb der Gondel der GE-Turbine verbauten Gusskomponenten können künftig deutlich schneller gefertigt werden. Denn der Drucker wird in der Lage sein, die Herstellungszeit der bis zu 60 Tonnen schweren Gießformen von zehn Wochen auf zwei Wochen zu reduzieren. Durch die Fertigung in der Nähe von Offshore-Windkraftparks entfallen überdies lange Transportwege, was zur Verringerung von CO2-Emissionen führt. Projektstart ist das dritte Quartal 2021, erste Drucktests sind für das erste Quartal 2022 geplant.

Die Entwicklung des neuen 3-D-Druckers basiert auf der Binder-Jetting-Technologie des Friedberger Unternehmens voxeljet und kann so konfiguriert werden, dass Gussformen mit einem Durchmesser von bis zu 9,5 Metern und einem Gewicht von über 60 Tonnen gedruckt werden können.

Juan Pablo Cilia, Senior Additive Design Engineer bei GE Renewable Energy, kommentiert: „Die 3-D-gedruckten Formen werden viele Vorteile mit sich bringen, unter anderem eine bessere Gussqualität durch verbesserte Oberflächenqualität, Bauteilgenauigkeit und Gleichmäßigkeit. (…) Diese noch nie da gewesene Produktionstechnologie wird die Fertigungseffizienz nachhaltig steigern und eine wirtschaftliche, lokale Fertigung in Hochkostenländern ermöglichen (…).“

„Wir nehmen das Thermomanagement während des Gießens unter die Lupe und werden die idealen Mischungsverhältnisse der Druckmaterialien evaluieren“, erklärt Dr. Daniel Günther, Abteilungsleitung Formverfahren und Formstoffe am Fraunhofer IGCV. „Außerdem werden wir im Rahmen des Projekts neue Ansätze zur Prozessüberwachung entwickeln und testen.“ Aufgrund der bisherigen Erfahrungen erwartet das Team, die Umweltbilanz der Prozesse bei der Herstellung von Windkraftanlagen des Typs Haliade-X deutlich zu verbessern. „Unser Ziel ist es, den Formdruck zu optimieren, um extrem teure Fehldrucke oder gar Fehlgüsse zu vermeiden, Druckmaterialien wie Binder zu sparen und das mechanische und thermische Verhalten beim Gießen zu verbessern. Durch die Entwicklung eines möglichst ressourcenschonenden Prozesses wollen wir dazu beitragen, die Umwelt- und Kostenbilanz bei der Herstellung der Windkraftanlagen zu verbessern“, so IGCV-Institutsleiter Prof. Dr. Wolfram Volk.

voxeljet will bei der Entwicklung die Einzelteile der Gussform noch deutlich senken und mittels geometrischer Freiheit des 3-D-Drucks neue Gussdesigns schaffen, die die Effizienz der Turbinen weiter steigern. Die International Energy Agency prognostiziert, dass die Kapazitäten von Offshore-Windkraftanlagen bis 2040 um das 15-fache ansteigen und sich zu einer 1-Billionen-Dollar-Industrie entwickeln wird. Ermöglicht durch sinkende Kosten, eine unterstützende Politik der Regierungen und technologische Fortschritte, wie sie hinter der Offshore-Turbine Haliade-X von GE Renewable Energy stehen. GE Renewable Energy wurde ausgewählt, seine Haliade-X-Turbine für 5,7 GW-Projekte in Europa und den USA zu liefern.

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