In der vorliegenden Dissertation werden Problemstellungen zur Untersuchung der mehrlagigen Umformung von Fasergelegen zur Herstellung von Faserverbundstrukturen, insbesondere am Beispiel der Herstellung von Rotorblättern für Windenergieanlagen, bearbeitet.
Vor dem Hintergrund der klimatischen Bedeutung der weltweiten Kohlenstoffdioxid-Emissionen bei der Energiegewinnung sowie steigender Preise für fossile Brennstoffe kommt den regenerativen Energien eine immer stärker wachsende Bedeutung zu. Dies hat zur Folge, dass für die stark manuell geprägte Fertigung von Windenergieanlagen und maßgeblich für die Fertigungsprozesse der Rotorblätter, schnellere Verfahren mit höherer Reproduzierbarkeit entwickelt werden müssen. Diese Notwendigkeit erhöht sich zusätzlich durch weiter ansteigende Bedarfe und Bauteildimensionen aktueller Rotorblätter.
Es liegt somit nahe, die bestehenden Automatisierungspotentiale bei der Fertigung von Rotorblättern für Windenergieanlagen zu erschließen und damit die Prozessunsicherheiten zu reduzieren sowie die Qualität der Rotorblätter nachhaltig zu erhöhen. Zugleich müssen die Anforderungen an immer kürzere Zykluszeiten bei der Herstellung von Rotorblättern erfüllt werden.
Die vorliegende Dissertation stellt mit der Untersuchung der mehrlagigen Umformung von Fasergelegen zur Herstellung von Faserverbundstrukturen eine Lösung für diese Problemstellung dar. Dabei wird von ersten Ansätzen in der Windenergieindustrie ausgegangen, die trockenen textilen Halbzeuge manuell zu Paketen aufzubauen und in die Rotorblattform zu bringen.
Auf der Basis eines entwickelten, hierarchischen Katalogs zur Beurteilung der Qualität von textilen Aufbauten werden mögliche Fehlereffekte bei der Verarbeitung von trockenen Textilien detailliert beschrieben. Für deren Erfassung wird ein neues Messverfahren vorgestellt und die optimale Messstrategie mit Hilfe von Methoden zur statistischen Versuchsplanung ermittelt.
Der Umformprozess der trockenen textilen Halbzeugpakete wird anhand von verschiedenen Geometrien experimentell untersucht und bewertet. Ebenfalls wird eine Beurteilung für einen industriellen Einsatz dieses Fertigungsverfahrens im Rotorblattbau gegeben. Um zukünftig eine Einschätzung dieses Fertigungsverfahrens für weitere Formwerkzeugsgeometrien und textilen Halbzeugtypen vorab prüfen und beurteilen zu können, wird ein numerisches Simulationsmodell der textilen Halbzeuge sowie des Lagenaufbaus und des Umformprozesses erstellt. Ein Vergleich der Ergebnisse von Experiment und Simulation schließt die Arbeit ab.
