Energieeffiziente Herstellung von PEEK-Beschichtungen auf schweren Gleitlagern für Windkraftanlagen, Teilvorhaben: Laserverfahrensentwicklung PEEK

Description: Windenergieanlagen sind zentral für die Energiewende. Wirtschaftlich betrachtet, müssen die Stromgestehungskosten minimiert werden, was kosteneffiziente, hochproduktive und wartungsarme Anlagen voraussetzt. Heutige Komponenten sind auf eine Betriebsdauer von 20 Jahren ausgelegt. Neben der Energieeffizienz in der Anwendung ist auch die energieeffiziente Herstellung der Anlagenkomponenten entscheidend. Beispielsweise werden schwere Gleitlager (bis zu einer Tonne) mit reibmindernden Beschichtungen versehen. Um gesundheitsschädliche Blei-Bronze-Legierungen zu ersetzen, werden Beschichtungen aus Polyetheretherketon (PEEK) verwendet. PEEK hat hervorragende reibmindernde Eigenschaften, hohe Dauergebrauchstemperatur (250 °C), große chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit (smax = 105 MPa) und ist daher für hochbeanspruchende Anwendungen geeignet. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Verfahrens zur laserbasierten Herstellung von 1 mm dicken PEEK-Schichten auf großen Gleitlagern für die Windenergietechnik. Aktuell gibt es schwere Gleitlager aus PEEK, die in Form von 2 mm dicken Platten auflaminiert und danach abgefräst werden. Diese Technik ist für nicht-plane und komplexere Geometrien ungeeignet. Ein neuer Ansatz sieht vor, PEEK in Form einer Dispersion auf das Bauteil zu applizieren und es anschließend im Ofen auf ca. 400 °C zu erhitzen, bis das PEEK eine geschlossene Schicht bildet. Diese Methode erfordert enorme Energiemengen, da die schweren Bauteile mehrfach auf 400 °C erhitzt werden müssen. Die Öfen werden meist mit Gas beheizt, was aufgrund der aktuellen Gasknappheit zusätzliche hohe Kosten verursacht. Durch das, in diesem Projekt entwickelte sollen deutliche Energie- und Zeitersparnisse realisiert und für die wirtschaftliche Verwertung nutzbar gemacht werden.

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Tags: Energiewende ? Stromgestehungskosten ? Windkraftanlage ? Beschichtung ? Produktionstechnik ? Technik ? Energieeffizienz ? Dispersion ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Finanzielle Förderung)
• Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2025-05-01 - 2027-04-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Sub-project: Laser process development PEEK
  Description: Wind turbines are central to the energy transition. From an economic point of view, the electricity generation costs must be minimized, which requires cost-efficient, highly productive and low-maintenance systems. Today's components are designed for an operating life of 20 years. In addition to energy efficiency in the application, energy-efficient production of the system components is also crucial. For example, heavy plain bearings (up to one ton) are provided with friction-reducing coatings. Coatings made of polyether ether ketone (PEEK) are used to replace lead-bronze alloys, which are harmful to health. PEEK has excellent friction-reducing properties, a high continuous service temperature (250 °C), high chemical resistance and mechanical strength (smax = 105 MPa) and is therefore suitable for heavy-duty applications. The aim of the project is to develop a process for the laser-based production of 1 mm thick PEEK layers on large plain bearings for wind energy technology. Heavy plain bearings made of PEEK are currently available, which are laminated in the form of 2 mm thick sheets and then milled off. This technique is unsuitable for non-planar and more complex geometries. A new approach involves applying PEEK to the component in the form of a dispersion and then heating it in an oven to approx. 400 °C until the PEEK forms a closed layer. This method requires enormous amounts of energy, as the heavy components have to be heated to 400 °C several times. The ovens are usually heated with gas, which causes additional high costs due to the current gas shortage. The method developed in this project is intended to achieve significant energy and time savings and make it economically viable. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1139705

Status

Aktiv

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