Fachartikel

SiWind – neuer Werkstoff für Offshore-Windenergieanlage
von Christoph Bleicher, Rainer Wagener, Heinz Kaufmann und Tobias Melz, Darmstadt

Um die Leistungsfähigkeit, die Kosteneffizienz und die Zuverlässigkeit von Windenergieanlagen im Offshore-Einsatz weiter zu steigern, wurde im Rahmen des mit Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Rektorsicherheit geförderten Projekts MEGAWind (Förderkennzeichen 0327593) der mischkristallverfestigte Gusseisenwerkstoff SiWind als höherfester Werkstoff für eine Anwendung in Windenergieanlagen qualifiziert.

Der höherfeste Werkstoff SiWind wurde entwickelt, um die Leistungsfähigkeit von Windenergieanlagen im Offshore-Bereich weiter zu steigern.
Bild: Der höherfeste Werkstoff SiWind wurde entwickelt, um die Leistungsfähigkeit von Windenergieanlagen im Offshore-Bereich weiter zu steigern. (Foto LBF)

Um die Beanspruchbarkeit des Werkstoffes für große Wanddicken unter zyklischer Belastung zu ermitteln, wurden im Zuge des Forschungsprojekts umfangreiche Versuchsreihen zur Ermittlung der Schwingfestigkeit am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt, durchgeführt. Ziel war es, den Werkstoff SiWind detailliert unter Kraft- und Dehnungskontrolle auf sein zyklisches Werkstoffverhalten sowie auf dessen Mittelspannungs- und Kerbempfindlichkeit hin zu charakterisieren. Durch eine Variation der Gussteildicke und durch kraftgeregelte Biegeprüfungen wurden zudem das zyklische Verhalten unterschiedlicher Gefügeausbildungen und der Einfluss der Gusshaut abgebildet.

Für die hier untersuchten, dickwandigen Gussteile aus dem Werkstoff SiWind konnte anhand von Schwingfestigkeitsversuchen gezeigt werden, dass der Werkstoff unter  Wechselbelastung einen Schwingfestigkeitsvorteil aufgrund seiner Mischkristallverfestigung gegenüber dem Werkstoff EN-GJS-400 besitzt. Dabei liegt die Mittelspannungsempfindlichkeit im Rahmen derer von Werkstoffen höherer Festigkeitsklassen.

Dipl.-Ing. Christoph Bleicher, Dr.-Ing. Rainer Wagener, Dr.-Ing. Heinz Kaufmann und Prof. Dr.-Ing. Tobias Melz, Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt
 

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pdf-Datei aus "GIESSEREI" Heft 9/2014, Seiten 70-79
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