Beschreibung
P 1389 – Erhöhte Ermüdungsfestigkeit von Schweißverbindungen in der Windenergie durch Festwalzen
Zur Erreichung der energiepolitischen Ziele ist der Ausbau der erneuerbaren Energien unumgänglich. Dies kann in Deutschland ausschließlich über einen Ausbau der Windenergie erfolgen und ist im Erneuerbaren Energien Gesetz (EEG) in der aktuellsten Fassung festgelegt. Offshore-Windenergieanlagen werden in Zukunft einen entscheidenden Beitrag zum Ausbau der erneuerbaren Energien leisten. Um den Ausbau voranzutreiben, sind daher technische Innovationen zwingend erforderlich. Insbesondere eine wirtschaftliche Bauweise der geschweißten Stahlkonstruktionen (Monopiles) ist notwendig.
Um Materialersparnisse bei mindestens gleichbleibender Ermüdungsfestigkeit zu schaffen, wurde in diesem Vorhaben der im Maschinenbau etablierte, automatisiert angewendete Festwalzprozess auf geschweißte Grobbleche übertragen. Dieser eignet sich insbesondere für eine Integration in die automatisierte Fertigungskette zur Herstellung von Monopiles. Der Fokus des Vorhabens lag insbesondere auf die durch den Festwalzprozess induzierten Geometrie-, Oberflächen- und Randzoneneigenschaften.
Speziell der Eigenspannungszustand, der einen entscheidenden Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit von Stahlbauteilen hat, wurde detailliert untersucht. Im Rahmen der Untersuchungen konnten die Einflüsse des Festwalzprozesses auf den Eigenspannungszustand geschweißter Proben quantifiziert werden. Darüber hinaus wurden zulässige Beanspruchungen bestimmt, die eine Stabilität des Eigenspannungszustands noch gewährleisten.
Das übergeordnete Ziel des Vorhabens war es, die Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit von geschweißten Stahlblechen durch den Festwalzprozess zu quantifizieren. Die Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit wurde in experimentellen Untersuchungen nachgewiesen und quantifiziert. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.
Veröffentlichung:
August 2022
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. P. Schaumann, Ch. Dänekas, M. Sc., apl. Prof. Dr. rer. nat. habil B. Breidenstein, St. Heikebrügge, M. Sc
