Norbert Steinkemper

Produktionstechnik für die Energiewende

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Broetje-Automation automatisiert die Montage von Windkraftanlagen

Broetje-Automation unterstützt die Energiewende mit automatisierter Produktionstechnik für die Offshore-Windindustrie. Aufbauend auf mehr als vierzig Jahren Erfahrung in der Automatisierung von Montageprozessen sehr großer Bauteile hat das Unternehmen mit Sitz in Rastede mit seinem automatischen Verschraubungssystem deutliche Verbesserungen bei Qualität, Effizienz und Wirtschaftlichkeit erzielt.

Industrialisierung der Produktion von Windkraftanlagen

Die Windenergie gilt als Schlüsselsektor für die langfristige Energiesicherheit, den Klimaschutz und die Zukunftsfähigkeit der Industrieländer. Die Branche steht vor der Herausforderung, ein beispielloses Wachstum bei gleichzeitiger rasanter technologischer Entwicklung zu bewältigen. Die Produktionskapazitäten müssen schnell ausgebaut werden, um die gesetzten Ausbauziele zu erreichen. Dies erfordert innovative Ansätze in der Produktion und neues Denken in den Prozessen.

Gleichzeitig werden die einzelnen Anlagen - vor allem in der Offshore-Windenergie - immer größer, was neue Herausforderungen an Logistik, Transport und Montage mit sich bringt. Auch die Anforderungen an Genauigkeit, Qualität und Dokumentation steigen. Darüber hinaus begrenzen der Fachkräftemangel und der demografische Wandel das Wachstum der Branche.

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Innovationen aus der Produktionstechnik für Windenergie

Die technologischen Handlungsfelder sind vielfältig. Die heutigen Windkraftanlagen zum Beispiel erfordern eine Vielzahl von hochfesten Schraubverbindungen. "Hier kommt es auf Genauigkeit an, denn es muss sichergestellt werden, dass jede einzelne Schraube mit dem richtigen Drehmoment und ggf. Anzugswinkel verschraubt wird. Auch die Ergonomie und Sicherheit für die Mitarbeiter, die aufgrund der sehr großen Bauteile zum Teil in großer Höhe arbeiten müssen, ist eine Herausforderung", erklärt Oetken.

Der von Broetje-Automation für einen europäischen Kunden entwickelte "Rotary Torque System" löst diese Aufgabe. Als retrofit Lösung war es wichtig, dass sich das automatisierte System nahtlos in die bestehende Produktionsumgebung einfügt. Das System ist daher als mobile und leichte Einheit konzipiert, die flexibel auf mehreren Produktionsanlagen eingesetzt werden kann. Sie wird zentriert auf dem Bauteil fixiert und kann so automatisch vorprogrammierte Verschraubungsprozesse ohne weitere manuelle Arbeiten ablaufen lassen.

Mobile Maschinen als Lösung für große Bauteile

Je größer und schwerer die zu montierenden Bauteile sind, desto sinnvoller ist es, die Maschine zum Bauteil zu bringen, anstatt feste Maschinenarbeitsplätze bereitzustellen. Dieser Trend hat sich in anderen Branchen, wie z.B. in der Luftfahrtindustrie, bereits durchgesetzt. Aus diesem Grund hat Broetje-Automation gezielt Fähigkeiten zur Mobilisierung von Maschinen und Anlagen aufgebaut. Die vorhandene Positionierungstechnik - sowohl global in der Fabrik als auch lokal zur Erkennung der Bauteile - verspricht weiteres Potenzial für die Zukunft.

Digitalisierung der Produktion

Der von Broetje-Automation eingesetzte Rotary Torque System verschraubt zwei gegenüberliegende Schrauben parallel. Das Drehmoment wird mittels einer Drehmomentstütze an den hochpräzisen, elektrischen Schraubwerkzeugen aufgenommen. Die gegenüberliegende Anordnung gewährleistet den Anziehvorgang (ähnlich wie bei einem Autoreifen) und die Taktzeit.

Die Positionen werden automatisch angefahren und beide Befestigungsprozesse synchron gesteuert. Je nach Kundenwunsch können die bei Broetje-Automation vorhandenen Technologien zur digitalen Fabrikintegration genutzt werden. Dies beginnt bei der Planung der Prozesse und des Layouts und setzt sich fort in der Simulation und Offline-Programmierung auf Basis digitaler Zwillinge. Dieser Trend wird sich in Zukunft noch verstärken, denn die reduzierten Qualitätskosten, insbesondere bei großen und komplexen Bauteilen, sind ein wesentlicher Hebel zur Effizienzsteigerung, Fehlervermeidung und Verbesserung der Wirtschaftlichkeit.

Broetje-Automation setzt bereits in zahlreichen Anlagen Sensorsysteme (z.B. laser-, kamera- oder radargeführt) sowie die digitale Integration für die Simulation auf Basis des Digitalen Zwillings, die Offline-Programmierung sowie die Inline-Qualitätssicherung und -Dokumentation ein, um seinen Kunden eine ganzheitliche Lösung für ihre Produktionsherausforderungen bieten zu können. "Für die Zukunft erwarten wir, dass noch mehr Technologien aus unserem Portfolio zum Einsatz kommen werden", wagt Thomas Oetken einen Blick in die Zukunft. Vor allem in den immer größer werdenden Rotorblättern steckt noch viel Potenzial. Broetje-Automation arbeitet bereits daran, die bestehende industrielle Legetechnik für Faserverbundstrukturen auch für diesen Bereich zu optimieren.

Der Übergang zur automatisierten Produktion in der Windenergiebranche wird nicht über Nacht erfolgen. Es bedarf eines ganzheitlichen Ansatzes, der die vor- und nachgelagerten Prozesse betrachtet, um die Automatisierung sinnvoll einzusetzen. "Dies wird ein gemeinsamer Lernprozess von Maschinenbau und Windkraftindustrie sein", ist Oetken überzeugt. "Wenn wir es richtig machen, hat die Automatisierung das Potenzial, die Abwanderung von Produktionsarbeitsplätzen ins Ausland zu stoppen und wieder mehr Wertschöpfung in heimische Regionen zu bringen."

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Rotary Torque System für die automatisierte Befestigung von Windkraftanlagenkomponenten (Foto: Broetje-Automation)

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Der Rotary Torque system ist als leichte, mobile Montageeinheit konzipiert, die sich perfekt in die bestehende Produktionsumgebung einfügt. (Foto: Broetje-Automation)

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