Längere Haltbarkeit durch Plasma – Verfahren zur Behandlung von Rotorblättern

Prof. Dipl.-Phys. Michael Leck erklärt das Ergebnis des Forschungsprojektes an einem Modell / Bildquelle: HAWK

Eigentlich ist diese Technik so alltäglich, dass heutzutage fast jeder Joghurtbecher und jede Plastiktüte mit diesem Verfahren behandelt wird – zum Beispiel zur Erhöhung der Haftfestigkeit der Farbe beim Bedrucken. 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.

Rotorblattteile einer Modellanlage mit eingearbeiteten Biegesensoren, die die Verformung des Materials im Betrieb ermitteln können. Gut zu erkennen ist das Glasfasergewebe / Bildquelle: HAWK

Die Arbeitsgruppe von Prof. Michael Leck von der HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim/Holzminden/Göttingen 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. Das Motivation war die Energiewende, so Prof. Leck bei dem Forschungskolloquium „Plasmawind“, bei dem die Ergebnisse des Projektes jetzt vorgestellt wurden. Die vordergründige Idee war, mit Hilfe von Plasma die Lebensdauer von Rotorblättern zu verlängern. Bislang geht 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 habt 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. Prof. Dr. Gisela Ohms hat festgestellt, dass es Veränderungen in der Oberflächenstruktur nach der Plasmabehandlung gibt. 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. Die Verbundfestigkeit wird gesteigert, die Anfälligkeit für Schäden wird minimiert.

Die Hochschule ist führend in der Plasmaforschung. 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. Das Verfahren ersetzt latent umweltkritische, chemische Haftvermittler durch einen physikalischen Prozess. Zudem beanspruchen die Plasmaquellen nicht viel Platz oder speziell geschulte Fachkräfte. Partner beim Forschungsschwerpunkt Plasmabehandlung von Textilglasprodukten waren die Firmen Momentive Performance Materials, Tigres und die PD Fibre Glass Group. Das Projekt wurde mit etwa 800 000 Euro vom Land Niedersachsen aus Mitteln der Volkswagenstiftung gefördert.

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