Windräder sollen eine umweltfreundlichere Stromproduktion ermöglichen. Doch die Herstellung von Windrädern ist bislang noch weit entfernt davon klimaneutral oder überhaupt klimafreundlich zu sein. Der dänische Windturbinenblätter-Hersteller Vestas hat sich diesem Problem angenommen und setzt dabei auf 3D-Druck.

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Wissenschaftler sehen in Windrädern eine Chance, die Klimakrise zu bewältigen. Die Produktion eines solchen Windrades ist jedoch noch lange nicht klimaneutral. Das dänische Unternehmen Vestas zählt zu laut einem Artikel zu den größten Herstellern von On- und Offshore-Windturbinen und Herstellern von Windturbinenblättern. Es geht davon aus, dass der 3D-Druck die Klimaneutralität der Produktion verbessern kann.

Windkraftanlagen-Produktion muss klimafreundlicher werden

3D-gedruckter Blitzspitzenrezeptor
Die Fertigung von Blitzspitzenrezeptoren (im Bild) wurde ebenfalls durch den 3D-Druck deutlich schneller (Bild © Vestas).

Die Produktion und die anschließende Qualitätssicherungen sind zwei der Punkte, weshalb der Ausbau von Windkraftanlagen nicht vorankommt. Für die Qualitätssicherung musste Vestas bisher einige Teile mehrfach durch Europa schiffen und mit Unternehmen weltweit zusammenarbeiten. Alle Teile mussten dabei nach einer Fertigungsanleitung entstehen und millimetergenau passen. Anschließend wurden die fertigen Teile an verschiedene Orte geschickt, um sie auf Konformität zu prüfen. Nach Freigabe konnten sie dann eingesetzt werden. Oftmals entsprachen Teile nicht 100 % den Spezifikationen und gelangten nicht durch die Endkontrolle.

Ein weiterer Kritikpunkt ist, dass viele Teile mit zeitaufwendigen und teuren kostspieligen traditionellen Bearbeitungsmethoden und Rohmaterialien hergestellt wurden. Die Top-Center-Markierungswerkzeuge (TC) sind zum Beispiel wichtige Werkzeuge, die zur Markierung der Schaufelfüße eingesetzt werden. Deren Produktion dauert rund fünf Wochen.

Das Vestas-Team müsste mehrere Versionen des TC-Markierungswerkzeugs bestellen, um einige Blätter auszurichten. Blitzableiter, die in subtraktiver Form aus Aluminium entstehen, benötigen 12 Wochen bis sie fertig sind. Der gesamte Prozess und der Transport verursachen viele Emissionen. Bis 2030 möchte Vestas CO2-neutral arbeiten und bis 2040 ohne Müll zu produzieren.

Klimaneutraler durch 3D-Druck

3D-Druck bei Vestas
Mit dem 3D-Druck möchte Vestas seine Produktion klimafreundlicher gestalten (im Bild: Mann nimmt Objekt aus 3D-Drucker)(Bild © Vestas).

Mit 3D-Druck möchte Vestas Bauteile schon während der Produktion validieren. Das vor einem Jahr gestartete Direct Digital Manufacturing Programm (DDM) entlastet dabei Fertigungsprozesse, reduziert die Abhängigkeit von Lieferanten und bietet eine Wissensbasis für die erfolgreiche Zusammenarbeit. Über 2000 Teile entstehen bereits über das DDM-Programm. Mitarbeiter an jedem Standort können über den cloudbasierten Service mit wenig oder gar keiner Kenntnis von additiver Fertigung ein faserverstärktes Verbundwerkstoffteil auswählen und auf dem lokalen 3D-Drucker drucken. TC-Markierungswerkzeuge werden so in nur wenigen Tagen hergestellt.

Statt Metall wird hierfür aus faserverstärktem Onyx, einem haltbaren, leichten Nylon-Mischmaterial, gedruckt. So ist es um 85 % leichter als bisher. Die Blitzspitzenrezeptoren werden aus Kupfer in nur 2 Tagen in 3D gedruckt. Die Konformitätsprüfung ist dabei auch kein Problem mehr. In diesem Jahr möchte Vestas DDM für die eigenen Mess-Werkzeuge einführen. In einer Partnerschaft mit Würth wurde ein additives Ökosystem aufgebaut und ein Inventar von Ersatzteilen. Die mit der Digital Forge Plattform hergestellten Ersatzteile sind leichter zu warten, zu reparieren und zu betreiben.

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