20/03/2015

HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst, Fachhochschule Hildesheim/Holzminden/Göttingen

Längere Haltbarkeit von Windrädern durch Plasma

Forschungskolloquium „Plasmawind“ der HAWK zeigt Verfahren zur Behandlung von Rotorblättern.

Eigentlich ist diese Technik so alltäglich, dass heutzutage fast jeder Joghurtbecher und jede Plastiktüte mit diesem Verfahren behandelt wird. „Damit die Farbe beim Bedrucken darauf haftet“, sagt Prof. Dipl.-Phys. Michael Leck von der HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim/Holzminden/Göttingen. Aber das Verfahren, bei dem Oberflächen mit Hilfe von Plasma verändert werden, kann noch viel mehr. Zum Beispiel kann es dafür sorgen, dass Rotorblätter von stromerzeugenden Windrädern länger halten.

Die Arbeitsgruppe von Prof. Leck hat vor sechs Jahren den Forschungsschwerpunkt „Plasmabehandlung von Textilglasprodukten zur Performancesteigerung von Verbundrotorblättern von Windkraftanlagen“, initiiert. Mit vier weiteren Kollegen wird in diesem Bereich an der HAWK Fakultät für Naturwissenschaften und Technik in Göttingen geforscht. „Unsere Motivation war die Energiewende“, sagt Leck bei dem Forschungskolloquium „Plasmawind“, bei dem die Ergebnisse des Projektes jetzt vorgestellt wurden.

„Unsere vordergründige Idee war, mit Hilfe von Plasma die Lebensdauer von Rotorblättern zu verlängern“, sagt Leck. Bislang gehe man von einer Lebensdauer von 25 Jahren aus. Prof. Dr. Volker Trappe von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin steuert in seinem Vortrag noch eine weitere Zahl bei. Demnach habe jedes Windrad alle sechs Jahre ein Problem mit den Rotorblättern.

Rotorblätter bestehen für gewöhnlich aus einem Glasfasergewebe und einem Epoxidharz. Problematisch an dieser Faserverbundtechnik ist, dass sich beide Komponenten nicht optimal miteinander verbinden lassen. Hier kommt die an der HAWK entwickelte Plasmabehandlung ins Spiel. Hierfür setzt man das Glasfasergelege einem atmosphärischen Plasma aus. „Wir haben festgestellt, dass es Veränderungen in der Oberflächenstruktur nach der Plasmabehandlung gibt“, berichtet Prof. Dr. Gisela Ohms. Die Oberfläche wird funktionaler. Setzt man nun das Harz hinzu, können sich beide Komponenten stärker aneinander heften, wodurch die Festigkeit des Rotorblattes gesteigert wird. „Durch das Projekt ist gezeigt worden, dass die Performance von Rotorblättern an Windkraftanlagen verbessert werden kann“, sagt Leck. Die Verbundfestigkeit werde gesteigert, die Anfälligkeit für Schäden werde minimiert.

„Unsere Hochschule ist führend in der Plasmaforschung“, betont Leck. Das liegt an der Spezialisierung der Göttinger Forscher, die Plasmaquellen so zu bauen, dass sie das Plasma atmosphärisch zünden können. Die Geräte müssen somit nicht luftdicht verschlossen und es muss kein spezielles Gas zugeführt werden. Das macht die Quellen kostengünstig und damit auch interessant für die Industrie. Unser Verfahren ersetzt latent umweltkritische, chemische Haftvermittler durch einen physikalischen Prozess“, sagt Leck. Zudem beanspruchen die Plasmaquellen nicht viel Platz oder speziell geschulte Fachkräfte. „Wir wollten ein Verfahren entwickeln, das anwendernah ist“, betont auch Prof. Dr.-Ing. Jens Peter Kärst. Partner beim Forschungsschwerpunkt Plasmabehandlung von Textilglasprodukten waren die Firmen Momentive Performance Materials, Tigres und die PD Fibre Glass Group.

Prof. Dr.-Ing. Thomas Hirschberg, Dekan der HAWK Fakultät für Naturwissenschaften und Technik, hebt hervor: „Mit dem Forschungsschwerpunkt zur Plasmabehandlung bei der Herstellung Rotorblättern zeigt die HAWK, wie Forschung, die die Bedürfnisse der Industrie im Blick hat, gelingen kann. Trotzdem legt die Fakultät auf die Ausbildung ihrer Studierenden großen Wert. So entstanden innerhalb des Forschungsschwerpunktes 36 Bachelorarbeiten, 16 Masterarbeiten und drei Promotionsvorhaben.“

Das Projekt wurde mit ca. 800 000 Euro vom Land Niedersachsen aus Mitteln der Volkswagenstiftung gefördert.

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