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Etablierung von Leichtbaukonzepten für Getriebe von Windenergieanlagen

Um die Klimaschutzziele zu erreichen, geht der Trend in der Industrie zur Ressourcenschonung und Energieeinsparung durch Leichtbau. Gekoppelt mit dem Ziel, den Windenergiesektor auszubauen und Windenergieanlagen (WEA) ≥ 5 MW zu installieren, wird der Leichtbau auch für die Getriebetechnik wichtig. Steigt die Leistung der WEA, steigen auch die Masse und der Materialverbrauch der WEA-Komponenten. Auch die Getriebe müssen größer dimensioniert werden. Um Ressourcen und Energie zu sparen, muss der Materialverbrauch bei der Konstruktion und Herstellung der Getriebe durch Leichtbau minimiert werden. Aufgrund der hohen dynamischen Belastungen, denen WEA-Getriebe ausgesetzt sind, werden Leichtbaugetriebe in WEA-Getrieben bisher nicht eingesetzt.  Bisherige Leichtbaukonzepte berücksichtigen bei der Auslegung von Getrieben nur die strukturelle Optimierung des Zahnradkörpers. Der Zahnkranz wird derzeit nicht berücksichtigt, was Potenzial für neue Leichtbaukonzepte bietet.

Ziel dieses Verbundprojektes ist die Entwicklung von Auslegungsrichtlinien für ganzheitliche Leichtbaugetriebe mit integrierter Lastüberwachung für WEA-Getriebe. Die Realisierung von Leichtbau-Demonstratoren, eines Prüfstandes zur Vermessung der Geometrie der Demonstratoren unter statischer Belastung und eines Prüfstandes zur Untersuchung von dynamischen Lastspitzen validieren das Design. Der ganzheitliche Ansatz soll additiv gefertigt werden und ermöglicht die Integration eines innenliegenden Sensor- und Telemetriesystems zur Aufzeichnung von Kraftverläufen und Verformungen, was zur Validierung des Designs beiträgt. Darüber hinaus werden durch die Integration flexibler Strukturen innerhalb des Getriebes, z. B. durch Festkörpergelenke und ein Zustandsüberwachungssystem, in Verbindung mit dem Innenmesssystem, Belastungsspitzen proaktiv kompensiert. Der ganzheitliche Leichtbauansatz ermöglicht somit direkte und indirekte Potenziale zur Gewichts- und Materialeinsparung.

Laufzeit:01.12.2020-30.11.2023
Fördergeber:BMWK - Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Förderkennzeichen:03LB1000A
Partner: