Das Projekt "Teilvorhaben 5: Prüfstand- und Praxistests" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH durchgeführt. Vorhabenziel: Im Rahmen dieses Projektes soll ein Monitoring-System für Rotorblätter von Windenergieanlagen entwickelt werden. Dieses System nutzt Piezowandler und basiert auf einer Kombination modaler Messtechniken mit akustischen Technologien zur modellbasierten globalen und lokalen Überwachung. Die Informationen sollen in einem Decision Support System zusammengefasst werden. Ziel ist es, ein solches SHM-Systems bereits bei der Blattherstellung in den GFK-/CFK-Körper zu integrieren. Nach Fertigungsabschluss erfolgt eine Eigendiagnose des Rotorblattes, das objektive Informationen über dessen Qualitätslage liefert. Arbeitsplanung Entwicklung eines eingebetteten Rechners für die Rotornabe auf Basis von cRIO von National Instruments für die Verbindung von SHM Wind und CMS; zusammen mit WBI und dem IZFP werden Schnittstellen für die Verkopplung der Systeme SHM Wind in das CMS David Wind erarbeitet, damit können dem SHM Wind für ihre Bewertung aktuelle Betriebsdaten aus der Gondel übermittelt werden; Entwicklung einer Ergebnisübergabe des SHM Wind an CMS David Wind; Tests am Rotorblattprüfstand: Optimierung der Sensorik, Versuche zur Schwellwertbildung, Spezifizierung von einzubringenden Schäden; Verfeinerungen der Prüfstandssteuerung für das Rotorblatt.
Das Projekt "Teilvorhaben 9: Hersteller- und Betreiberaspekte, Prüfstand- und Praxistests" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordex Energy GmbH durchgeführt. Im Rahmen dieses Projektes soll ein Monitoring-System für Rotorblätter von Windenergieanlagen entwickelt werden. Dieses System nutzt Piezowandler und basiert auf einer Kombination modaler Messtechniken mit akustischen Technologien zur modellbasierten globalen und lokalen Überwachung. Die Informationen sollen im einem Decision Support System (DSS) zusammengefasst werden. Ziel ist es, ein Überwachungssystem zu entwickeln, dass frühzeitig Schäden an Rotorblättern detektiert und bewertet, so dass eine frühzeitige Reparatur möglich ist und aufschiebbare Arbeiten in windschwachen Zeiten durchgeführt werden können. Darüber hinaus bietet das System die Möglichkeit, bereits nach Fertigungsabschluss eine Eigendiagnose des Rotorblattes durchzuführen, die objektive Informationen über die Qualitätslage zu liefert. Diese Untersuchung kann nach Transport und Montage wiederholt werden. Im Rahmen des Projektes wird das SHM-System sowohl während eines Ermüdungstests wie auch an einer Windenergieanlage (WEA) getestet. Arbeitspakete (AP) umfassen die Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Piezowandler (AP1), Anpassung des Systems an die Rotorblatttechnologie (AP2), Erfassung anlagenspezifischer Einflussgrößen (AP3), Abgleich der Testmessungen mit anderen Bewertungstechniken (AP4), Entwicklung eines Entscheidungssystems (DSS) (AP5), Test auf einer oder mehreren WEA (AP6), sowie den SHM-gestützten Ermüdungstest (AP7). Weitere Details sind im angehängten Ablaufplan angegeben.
Das Projekt "Teilvorhaben 6: Weiterentwicklung der Piezowandler" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PI Ceramic GmbH durchgeführt. Vorhabenziel: Im Rahmen dieses Projektes soll ein Monitoring-System für Rotorblätter von Windenergieanlagen entwickelt werden. Dieses System nutzt Piezowandler und basiert auf einer Kombination modaler Messtechniken mit akustischen Technologien zur modellbasierten globalen und lokalen Überwachung. Die Informationen sollen in einem Decision Support System zusammengefasst werden. Ziel ist es, ein solches SHM-System bereits bei der Blattherstellung in den GFK-/CFK-Körper zu integrieren. Arbeitsplanung: Entsprechend den durch die geplante Anwendung und Verarbeitung geforderten Eigenschaften wird eine Grundkonzeption für die Sensoren erstellt. Das benötigte Halbzeug wird in Foliengieß- bzw. Bulktechnik hergestellt. Die Sensorelemente werden durch Vergießen, Verpressen und Injizieren zu Sensor- Patches verarbeitet. Für die Applikation wird eine geeignete Verbindungstechnik entwickelt. Die fertigen Patches werden sowohl frei, als auch verklebt charakterisiert.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Optische Energieversorgung und Packaging" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik durchgeführt. Vorhabenziel: Im Rahmen dieses Projektes soll ein Monitoring-System für Rotorblätter von Windenergieanlagen entwickelt werden. Dieses System nutzt Piezowandler und basiert auf einer Kombination modaler Messtechniken mit akustischen Technologien zur modellbasierten globalen und lokalen Überwachung. Die Informationen sollen in einem Decision Support System zusammengefasst werden. Ziel ist es, ein solches SHM-Systems bereits bei der Blattherstellung in den GFK-/CFK-Körper zu integrieren. Nach Fertigungsabschluss erfolgt eine Eigendiagnose des Rotorblattes, das objektive Informationen über dessen Qualitätslage liefert. Arbeitsplanung: Um die Blitzschutzsicherheit zu gewährleisten wird eine optische Übertragung der Daten von der wandlernahen Elektronik zu den Auswertestationen bevorzugt. Innerhalb des Projektes sollen dazu optische Fasern eingesetzt werden. Zunächst soll die Verbindung vom Sensorknoten zum Einzelsensor mit momentan kommerziell verfügbaren Komponenten realisiert werden. Dabei wird am Sensor inklusive der Sendeeinheit für die Messdaten eine Leistungsaufnahme von 500mW angenommen. Prinzipiell ist der Einsatz von Mehrfachfasern zulässig und die Kommunikation beschränkt sich vorerst auf den Simplexmodus (Messdaten vom Sensor zum Sensorknoten) und kann später erweitert werden (Duplex). Der Sensorknoten versorgt dabei die angeschlossenen Einzelsensoren mittels einer Sterntopologie, d.h. für jeden Sensor steht eine separate Quelle bzw. Empfangseinheit zur Verfügung.
Das Projekt "Teilvorhaben 8: Elektronikfertigung, Montage des Gesamtsystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG durchgeführt. Vorhabenziel: Im Rahmen dieses Projektes soll ein Monitoring-System für Rotorblätter von Windenergieanlagen entwickelt werden. Dieses System nutzt Piezowandler und basiert auf einer Kombination modaler Messtechniken mit akustischen Technologien zur modellbasierten globalen und lokalen Überwachung. Die Informationen sollen in einem Decision Support System zusammengefasst werden. Ziel ist es, ein solches SHM-System bereits bei der Blattherstellung in den GFK-/CFK-Körper zu integrieren. Arbeitsplanung: Entsprechend den geforderten Eigenschaften wird eine Elektronik zur Anregung der Aktoren und Auswertung der Sensoren ausgearbeitet. Die wesentlichen Herausforderungen für diese Elektronik sind die Aufbereitung der zu erfassenden Signale, Einbau- und Umweltbedingungen in den Rotorblättern, die Leistungs- und Signalübertragung, die Vernetzung sowie die Integration in das Überwachungssystem. Diese Elektronikmodule sollen am Ende der Projektlaufzeit in einem seriennahen Stand vorliegen, daher sind mehrere Iterationen und ausgiebige Tests vorgesehen.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Überwachungsmethoden, Sensornetzwerke, Piezowandler und Bauteilprüfungen sowie Koordinierung von Messkampagnen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren, Insitutsteil Dresden durchgeführt. Vorhabenziel: Im Rahmen dieses Projektes soll ein Monitoring-System für Rotorblätter von Windenergieanlagen entwickelt werden. Dieses System nutzt Piezowandler und basiert auf einer Kombination modaler Messtechniken mit akustischen Technologien zur modellbasierten globalen und lokalen Überwachung. Die Informationen sollen in einem Decision Support System zusammengefasst werden. Ziel ist es, ein solches SHM-Systems bereits bei der Blattherstellung in den GFK-/CFK-Körper zu integrieren. Nach Fertigungsabschluss erfolgt eine Eigendiagnose des Rotorblattes, das objektive Informationen über dessen Qualitätslage liefert. Arbeitsplanung: Für das Projektziel muss die Leistungsfähigkeit der bisher eingesetzten Piezowandler, die auf dem sich drehenden Rotorblatt hohen Anforderungen ausgesetzt sind, verbessert werden. Die beiden Überwachungsmethoden Akusto-Ultraschall und die modale Überwachung sind auf die Richtcharakteristik der Piezo-Module angewiesen. Es muss versucht werden, neuartige Piezowandler zu entwickeln, die einerseits die Vorzüge der PZT-Faserwandler (an eine Richtung gebundenen Dehnungsempfindlichkeit, sowie die Möglichkeit, gerichtete Lambwellen zu senden und zu empfangen) besitzen, bei denen andererseits ihre Nachteile wie z.B. hohe Kosten umgangen werden können. Der Nachweis der geforderten Charakteristiken erfolgt bei Balkenprüfungen am IWES. Umfangreiche Arbeiten stehen an zur Sende- und Empfangscharakteristik sowie zur Messung des Frequenzspektrums, der Kalibrierbarkeit, der Zuverlässigkeit bei hohen Beschleunigungen und zu den Lebensdaueranforderungen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Strukturmechanische Modellierung, Simulation, modale Überwachungsmethoden und Verbundkoordination" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wölfel Beratende Ingenieure GmbH + Co. KG durchgeführt. Vorhabenziel: Im Rahmen dieses Projektes soll ein Monitoring-System für Rotorblätter von Windenergieanlagen entwickelt werden. Dieses System nutzt Piezowandler und basiert auf einer Kombination modaler Messtechniken mit akustischen Technologien zur modellbasierten globalen und lokalen Überwachung. Die Informationen sollen in einem Decision Support System zusammengefasst werden. Ziel ist es ein solches SHM-System bereits bei der Blattherstellung in den GFK-/CFK-Körper zu integrieren. Nach Fertigungsabschluss erfolgt eine Eigendiagnose des Rotorblattes, das objektive Informationen über dessen Qualität liefert. Arbeitsplanung: WBI wird das Projekt koordinieren, ist in allen Arbeitspaketen vertreten und hat folgende fachlichen Arbeiten geplant: AP1, AP2: Anforderung aus OMA (Operational Modal Analysis) AP 2: Integration in Flügel, Temperaturkorrektur, Messwertabweichung AP3: Modellbildung, Lastdaten, Simulation, Sensorverteilung AP 4: Fehleridentifikation, Schwellenwerte, Beurteilungskriterien, Schadenszenarien AP 5 model-update, Datenfusion, Klassifizierung der Ereignisse AP 6: Probelauf und Komplettinstallation auf Anlage, Messungen, OMA für Rotor, Auswertung, Optimierung AP 7: Schadensentwicklung, Tests
Das Projekt "Teilvorhaben 7: Elektronische Baugruppen zur Signalverarbeitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Teletronic Roßendorf GmbH durchgeführt. Vorhabensziel: Im Rahmen dieses Projektes soll ein Monitoring-System für Rotorblätter von Windenergieanlagen entwickelt werden. Dieses System nutzt Piezowandler und basiert auf einer Kombination modaler Messtechniken mit akustischen Technologien zur modellbasierten globalen und lokalen Überwachung. Die Informationen sollen in einem übergeordneten Überwachungssystem (Decision Support System) zusammengefasst werden. Ziel ist es ein solches SHM-System bereits bei der Blattherstellung in den GFK-/CFK-Körper zu integrieren. Nach Fertigungsabschluss erfolgt eine Eigendiagnose des Rotorblattes, das objektive Informationen über dessen Qualitätslage liefert. Arbeitsplanung: Die beiden Überwachungsmethoden Akusto-Ultraschall und modale Überwachung sind auf die Richtcharakteristik der Piezo-Fasermodule angewiesen. Es muss versucht werden, neuartige Piezowandler zu entwickeln, die einerseits die Vorzüge der PZT-Faserwandler (an eine Richtung gebundene Dehnungsempfindlichkeit und die Möglichkeit, gerichtete Lambwellen zu senden und zu empfangen) besitzen, bei denen andererseits ihre Nachteile umgangen werden können. Umfangreiche Arbeiten stehen an: - Sende- und Empfangscharakteristik sowie Frequenzspektrum, - Kalibrierbarkeit, - Zuverlässigkeit bei hohen Beschleunigungen, - Lebensdaueranforderungen bei - 20 Grad Celsius kleiner T kleiner 70 Grad Celsius und hoher Luftfeuchtigkeit. Es ist eine Aufbau- und Verbindungstechnologie zu erarbeiten, bei der die sensornahe Elektronik zuverlässig mit dem Wandler zu einem Modul 'verheiratet' wird (Netzwerkknoten).
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Zuverlässigkeitsfragen und Decision Support System" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurgesellschaft Zuverlässigkeit und Prozessmodellierung Dresden, Partnerschaft Hentzschel und Jung durchgeführt. Vorhabenziel: Im Rahmen dieses Projektes soll ein Monitoring-System für Rotorblätter von Windenergieanlagen entwickelt werden. Dieses System nutzt Piezowandler und basiert auf einer Kombination modaler Messtechniken mit akustischen Technologien zur modellbasierten globalen und lokalen Überwachung. Die Informationen sollen in einem Decision Support System zusammengefasst werden. Ziel ist es, ein solches SHM-Systems bereits bei der Blattherstellung in den GFK-/CFK-Körper zu integrieren. Nach Fertigungsabschluss erfolgt eine Eigendiagnose des Rotorblattes, das objektive Informationen über dessen Qualitätslage liefert. Arbeitsplanung: a) Vorbereitung der Messverfahren 'Rotorblatt im Betriebseinsatz' durch Aufbau der empirischen Basis, Auswertung von Zuverlässigkeitsdatenbanken sowie Expertenbewertungen zur gezielten Auswahl von Rotorblatttypen und Einsatzbedingungen (Standort) sowie Unterstützung von Vorversuchen zur Definition und Bestimmung grundlegender Parameter für die Messverfahren (FMEA-Moderationen). b) Lebensdauermodellierung durch Beschreibung der Systemzustände, Validierung von geeigneten Zustandsparametern, Zusammenhang Prüfstands- und Feldmessdaten sowie mathematische Modellierung des Driftverhaltens und die Verifizierung parametrischer Modellansätze im Betriebseinsatz. Simulative und betriebsechte Erprobung der Modelle.
Das Projekt "Entwicklung, Fertigung und Einsatz der piezoelektrischen Wandler fuer das akustische Experiment CASSE 'Comet Acoustic Surface Experiment' im Rahmen von SESAME" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren durchgeführt. Fuer das im Rahmen des ROSETTA-Experiments SESAME (Surface-Elektric Sounding and Acoustic Monitoring Experiment) durchzufuehrende Experiment CASSE (Coment Acoustic Sounding Experiment) sollen die missionstauglichen Piezowandler entwickelt werden. Die Entwicklungsarbeiten umfassen die Modellierung, den Aufbau von Labormustern, die Durchfuehrung von Versuchen und den Aufbau von Flugmustern inclusive der fuer die Fhased-Array-Auswertung benoetigten Software. Desweiteren sollen die physikalischen Grundlagen und die Auswerte-Software zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften der Kometenoberflaechenmaterie bereitgestellt werden. Die gesamte Entwicklung erfolgt in enger Kooperation (gemeinsame Auslegungsarbeiten, gemeinsame Experimente) mit dem DLR-Inst. fuer Raumsimulation, das die Leitung des Projekts traegt.
