Der Energiesektor ist die Lebensader der modernen Gesellschaft und versorgt all unsere Geräte und die Industrie kontinuierlich mit Energie. Diese ständige und sorgfältige Energieproduktion erfordert daher eine Vielzahl hochentwickelter Anlagen – von Hydraulikventilen für die Öl- und Gasindustrie über Solarzellen bis hin zu Windkraftanlagenkomponenten. Die CNC-Technologie spielt eine entscheidende Rolle bei der Herstellung dieser komplexen Geräte.
Abgesehen von der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie ist die Energieerzeugung einer der größten Bereiche. Anwendungsbereiche der CNC-BearbeitungDie Energiewirtschaft steht jedoch an einem Wendepunkt. Sie muss möglicherweise Platz für neuere, umweltfreundlichere Energieformen neben konventionellen Energiequellen schaffen oder (radikaler) Öl und Gas ganz zugunsten erneuerbarer Energien aufgeben. Schließlich wuchs der Sektor der erneuerbaren Energien von 2007 bis 2017 jährlich um 5 %, begleitet von mehr Initiativen und wachsender globaler Unterstützung.
Im Allgemeinen steigern CNC-gefertigte Teile und fortschrittliche Bearbeitungsverfahren die Qualität und Effizienz von Werkzeugen und Bauteilen zur Energieerzeugung. Dieser Artikel beleuchtet einige der wichtigsten Aspekte, in denen CNC eine entscheidende Rolle bei diesem Wandel spielt.
Windkraft
Die Windenergieerzeugung erfordert robuste und langlebige Bauteile, die enormen Belastungen standhalten und gleichzeitig präzise gefertigt werden können. Hersteller müssen präzise Rotorblätter produzieren, die dem Winddruck mit minimalem Verschleiß trotzen. Die Bearbeitung von Metall und Kohlefaser ist nicht nur für die Rotorblattproduktion, sondern auch für Bauteile wie die riesigen Lager zur Winkelverstellung unerlässlich. Mithilfe von CNC-Maschinen lassen sich die Lager im Verstellmechanismus einer Windkraftanlage mit einer Genauigkeit fertigen, die sonst nur kleineren Teilen vorbehalten ist. Da es sich um massive Bauteile handelt, deren Beweglichkeit ihre Leistung maßgeblich beeinflusst, müssen sie (ähnlich wie Flugzeugtriebwerkschaufeln) extrem präzise gefertigt sein.
Im Allgemeinen werden Mehrzweck-Drehmaschinen verwendet für Getriebe, Getriebegehäuse und Rotoren. Angesichts der Größe einer durchschnittlichen Windkraftanlage sind große, robuste Maschinen erforderlich, mit etwa 90 % der Zahnradfertigung beinhaltet MetallschneidenHeutzutage wird die Zahnradbearbeitung mit Wälzfräsern oder Scheibenfräsern dominiert. Ebenso werden CNC-Bohrmaschinen häufig zur Bearbeitung von Bohrungen in Rohrbündelwärmetauschern für verschiedene Energiesysteme eingesetzt.
Für Windkraftanlagen und Windmühlen werden CNC-Maschinen benötigt, die verstärkte Kohlenstofffaser-Kunststoffe oder Glasfasermaterialien bearbeiten können. Für die Rotorblätter können auch Hohlkern-Glasfaser, Aluminium und Leichthölzer verwendet werden. Das Blattprofil der meisten Rotorblätter ähnelt dem von Flugzeugen, weshalb diese Maschinen eine sehr hohe Präzision erfordern.
erzeugten
Neben den Solarmodulen selbst gibt es diverse Bauteile, die präzise gefertigt werden müssen, wie Rahmen, Rückwände und Trägerschienen. Fräs- und Bohrmaschinen eignen sich ideal für solche Projekte, und viele Unternehmen vermarkten ihre CNC-Maschinen speziell für die Herstellung von Solarmodulteilen. Selbst große Produktionslinien für Solarmodule umfassen verschiedene CNC-Verfahren wie Schneiden und Bohren, benötigen aber auch mehrere konventionelle Bearbeitungsprozesse in Verbindung mit gleichzeitig arbeitenden Bedienern.
Da Produktionslinien oft massiv und unansehnlich sind, bieten Unternehmen wie Fanuc vielseitige Roboterarme an, die Formen flexibler und platzsparender bearbeiten können. Ähnlich verhält es sich mit Unternehmen wie Beamcut, die Software speziell für die Solarmodulfertigung anbieten. Diese vereinfacht den Prozess und ermöglicht die Bedienung durch nur eine Person. Dies ist ein Beispiel dafür, wie CNC-Technik Platz und Arbeitskräfte spart.
Hersteller von Solarmodulen verwenden häufig Drehzentren und Drahterodiermaschinen für Rahmen und Gehäuse. Plasma- und Faserlaserschneidanlagen sind oft auf die Solarmodulfertigung spezialisiert, wobei verschiedene Laser zum Trennen der Module selbst eingesetzt werden. Auch Unternehmen wie Protolabs kombinieren CNC-Bearbeitung und 3D-Druck zur Herstellung von Solarmodulen. Dies deutet darauf hin, dass es im Bereich der Solarenergie Potenzial für hybride Fertigungsverfahren gibt.
Wasserkraft
Wasserkraftturbinen und -generatoren sind nicht nur massive Maschinen. Sie müssen auch druck- und wasserbeständig sein und aus Metallen mit diesen Eigenschaften bestehen, häufig aus Kohlenstoffstahl und Edelstahl. Unternehmen weltweit nutzen CNC-Technologien zur Herstellung verschiedenster Komponenten – von einfachen Wellen und Buchsen bis hin zu Wasserkraftturbinengehäusen, Laufrädern und Abdeckungen.
Dabei handelt es sich um die üblichen Dreh-, Ausbohr- und Fräsverfahren, oft jedoch in großem Maßstab, je nach Bedarf des Kraftwerks. Beispielsweise verwendet Canyon Hydro in Nordamerika eine 7-Achs-CNC-Fräsmaschine, die Pelton- und Francis-Wasserkraftturbinen mit einem Durchmesser von bis zu 4,9 Metern und einem Gewicht von 25 Tonnen fertigen kann. Die CNC-Maschine korrigiert kleinere (aber potenziell folgenreiche) Unregelmäßigkeiten an der Turbine. Sie ist nur eine von vielen Maschinen in ihrem Fertigungszentrum. Noch größer ist die Bearbeitung von Werkstücken im Werk von Voith Hydro in York, wo Werkstücke mit einem Durchmesser von über 12,8 Metern und einem Gewicht von mehr als 317.5 Tonnen gefertigt werden.
Neben Turbinen werden CNC-Fräsen und andere Bearbeitungstechnologien auch zur Herstellung von Schleusentoren für Staudämme und Wasserkraftwerke eingesetzt. In manchen Fällen ermöglicht die Weiterentwicklung verschiedener CNC-Maschinen die Fertigung solcher Bauteile direkt vor Ort, anstatt sie aus einem weit entfernten Werk transportieren zu lassen.
Insgesamt profitiert die Welt der grünen Energie enorm von der CNC-Bearbeitung und modernen Technologien. Wir haben deren Potenzial erst ansatzweise ausgeschöpft, doch es gibt bereits unzählige Anwendungen, Vorteile und Einsatzmöglichkeiten.
