Windkraftanlagen: CNC Onsite entwickelt Präzisionswerkzeug zum Fräsen von Flanschen

Präzise Flanschverbindungen für Turmfundamente, Monopiles und Übergangstücke durch „Goliath“, eine neue Maschine für Flanschbearbeitung des dänischen Unternehmens CNC Onsite – Wartungskosten, Zuverlässigkeit und Lebensdauer verbessert.

Windkraftanlagen, die in rauen Offshore-Umgebungen in Betrieb gehen, werden immer imposanter. Das stellt technische Herausforderungen an die größer dimensionierten Flanschverbindungen, mit denen die Türme der Windkraftanlagen durch Bolzen mit ihren Fundamenten verbunden sind. Damit sich diese Bolzen nicht lösen – ein Problem, das oft mit erheblichen Reparaturkosten und Ausfallzeiten verbunden ist – müssen die Verbindungsflansche auf den Millimeter genau plan sein.

Goliath kann Flanschflächen von Turmfundamenten, Monopiles und Übergangsstücken mit einem Durchmesser von bis zu 10 Metern* mit einer Genauigkeit von zwei Millimetern plan fräsen. CNC Onsite, der dänische Experte für Werkzeugmaschinen wird im Herbst 2022 sein neues Instrument auf den Markt bringen.

Die Flansch-Verbindungen innerhalb der Windkraftanlagen-Struktur stellen eine Herausforderung bei der Montage dar, da sie Paare von zusammenpassenden Flächen erfordern, die mit Bolzen zusammengeschraubt werden**. Nachdem der Hersteller den Flansch in die Struktur geschweißt hat – ein Prozess, bei dem sich der Flansch oft verzieht – wurden die Oberflächen bislang manuell korrigiert, um eine annähernd ebene Fläche zu erreichen. Goliath erreicht jedoch feinste Toleranzen als Teil des Produktionsprozesses nach dem Schweißen, indem die Flansche gefräst, geschliffen und genutet werden, um Flächen mit der erforderlichen planen Oberfläche zu schaffen.

 
Bladt Industry integriert Präzisions-Flanschfräsen im Herstellungsprozess

„Wir entwickeln unsere Fertigung ständig weiter, um sicherzustellen, dass wir die richtigen Produkte mit den richtigen Toleranzen liefern können, die von der Industrie gefordert werden. Bei größeren Flanschen wird uns die Integration von Goliath in unseren Fertigungsprozess genau das ermöglichen“, sagt Klaus Munck Ramussen, Senior Vice President bei Bladt Industries.
Da die stetig wachsenden Windkraftanlagen die Anforderungen im Offshore-Bereich antreiben, setzt die Windenergiebranche ihre Innovationen fort und integriert die Technologie der Zulieferer in ihre Herstellungsprozesse. Als langjähriger Lieferant von Fundamenten und Übergangsstücken steht Bladt Industries beispielhaft für diesen Trend.

„Wir sind stolz darauf, die Entwicklung der Branche zu unterstützen, und durch die Sicherung der Toleranzen tragen wir dazu bei, die Integrität dieser großen Strukturen und damit die Produktion von grünem Strom für viele Jahre zu sichern“, fügt Ramussen hinzu. CNC Onsite hat seine langjährige Erfahrung in der Entwicklung und im Betrieb von Flanschfräsmaschinen in Goliath eingebracht und das Gerät steifer, stärker und präziser als die vorherigen Maschinen gemacht.

„Das Erzielen einer Passgenauigkeit der Flächen im Millimeter-Bereich bei einem Flansch mit vier bis fünf Metern Durchmesser kann schwierig genug sein, aber das gleiche Ergebnis bei den heutigen Flanschen mit mehr als acht Metern zu erzielen, ist mit früheren Methoden einfach nicht möglich“, erklärt Søren Kellenberger, Vertriebsleiter bei CNC Onsite. „Sobald die Anlage im Herbst in Betrieb ist, würden wir uns nicht wundern, wenn wir noch bessere Toleranzen erreichen“, sagt Kellenberger.

 
Fehlende Passgenauigkeit der Flansche und Materialermüdung können Bolzen beeinträchtigen

Das Erzielen der bestmöglichen Passung zwischen dem Flansch des Windkraftanlagenturms und seinem Fundament während des Herstellungsprozesses reduziert die Notwendigkeit eines routinemäßigen Nachziehens und der damit verbundenen Ausfallzeiten, was möglicherweise auch zu einer längeren Lebensdauer der Windkraftanlage führt.

„Weil falsche Bolzenspannung so problematisch ist, strebt die Industrie seit langem nach wartungsfreien Bolzenverbindungen, die zwei Kriterien erfordern: Ausreichend ebene Flansche und korrekt angezogene Bolzen“, erklärt Kellenberger. „Heute stehen den Herstellern von Windkraftanlagen zuverlässige Methoden zum Anziehen von Bolzen zur Verfügung. Wenn die Flansche jedoch schief stehen, können die Bolzen dennoch ermüden, sogar brechen, was möglicherweise zu einem vollständigen Zusammenbruch der Windkraftanlage führen kann“, fügt Kellenberger hinzu.

Mit Goliath ist jetzt eine Lösung auf dem Markt, die eine präzise Flansch-Oberfläche liefert, die zusammen mit der korrekten Bolzenspannung dazu beiträgt, die Integrität der Strukturen zu sichern und somit die Wartungskosten zu senken. Mehr als 8.000 Euro pro Tag kann eine stillstehende Offshore-Windkraftanlage kosten, dazu kommen Transport- und Arbeitskosten. Die Wartung über die Lebensdauer einer Windenergieanlage kann bis zu einem Viertel aller Kosten ausmachen.

 
Flansch-Fräslösungen für alle Windkraftanlagentürme

Neben Goliath bietet CNC Onsite eine Reihe von hauseigenen Plandrehwerkzeugen an, die Durchmesser von 1,8 bis 10 Metern abdecken. „Goliath arbeitet automatisch mit vorprogrammierten Parametern. Er arbeitet sowohl horizontal als auch vertikal und kann Merkmale an großen Flanschen wie doppelt geneigte Flansche und Anforderungen an die Parallelität der Flanschflächen bewältigen“, sagt Kellenberger.

Das Werkzeug wurde entwickelt, um schnell und gleichzeitig hochpräzise arbeiten zu können, und führt einige Schritte gleichzeitig aus, um Zeit zu sparen.
„Goliath kann die vielen neuen komplexen Flanschdesigns bewältigen und ist damit wahrscheinlich das fortschrittlichste und präziseste Flanschfräswerkzeug auf dem Markt“, fügt Kellenberger hinzu. Für die Entwicklung von Goliath griff CNC Onsite auf seine 10-jährige Erfahrung mit Flanschreparaturen an Onshore- und Offshore-Windkraftanlagen zurück.

 
*) Der Durchmesser der Turmfundamente, Monopiles (Stahlpfahl-Fundamente für Offshore-Windanlagen), Transition Pieces (Übergangsstücke) und Tower hat sich in den letzten 10 bis 15 Jahren nahezu verdoppelt, die absoluten Toleranzen bei ihrer Herstellung bleiben jedoch unverändert.
**) Flanschverbindungen mit Bolzen sind im Gegensatz zu reparaturaufwändigen Mörtelverbindungen zunehmend die bevorzugte Verbindungsmethode für Offshore-Fundamente. Monopiles stellen eine überwältigende Mehrheit der Fundamenttypen dar, die auf dem aktuellen Offshore-Windmarkt verwendet werden.

 
Über CNC Onsite
CNC Onsite mit Hauptsitz im dänischen Vejle entwickelt und liefert hochpräzise mobile Werkzeugmaschinen für Windkraftanlagen. Die von CNC Onsite gebauten Maschinen sind so konzipiert, dass sie mit Hilfe des firmeneigenen „Baustein“-Ansatzes flexibel sind, was bedeutet, dass die Maschinen für eine Reihe von Aufgaben gebaut werden können. CNC Onsite bedient den Onshore- und Offshore-Windenergiesektor und liefert als Standardlösungen für den Windsektor u. a. für die Bearbeitung von Stahlflanschen mit großem Durchmesser (einschließlich Kipp- und Blattwurzelenden). Spezialisierte Reparaturdienste umfassen Gierring, Einsätze in Blattwurzel, Rotorschloss, Generatorwelle, Lagergehäuse und Gewindebohrungen. Das Entfernen und Ersetzen verschlissener und gebrochener Bolzen rundet das Angebot ab.
www.cnconsite.dk
CNC Onsite / Moller International
Fotos: CNC Onsite (3), Kenneth Stjernegaard / CNC Onsite (2), Gustavo Quenpon / unsplash (1), Britta Preusse / unsplash (1)

 

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