Die Rolle der CNC-Bearbeitung in der Industrie für grüne Energie

Der Energiesektor ist das Lebenselixier der modernen Gesellschaft und versorgt alle unsere Geräte und die Industrie kontinuierlich mit Strom. Folglich erfordert diese konstante, wachsame Energieerzeugung alle Arten von fortschrittlicher Ausrüstung, von Hydraulikventilen für die Öl- und Gasindustrie über Solarzellen bis hin zu Windturbinenteilen. CNC war entscheidend bei der Entwicklung dieser komplexen Geräte.

Neben der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie ist die Energieerzeugung eine der größten Anwendungen der CNC-Bearbeitung. Die Energiebranche steht jedoch an einem Wendepunkt, an dem sie möglicherweise Platz für neuere, grünere Energieformen neben konventionellen Energiequellen schaffen oder (radikaler) Öl und Gas ganz zugunsten erneuerbarer Energien aufgeben muss. Immerhin ist der Sektor der erneuerbaren Energien von 2007 bis 2017 jedes Jahr um 5 % gewachsen, wobei auch mehr Initiativen und eine wachsende globale Unterstützung zugenommen haben.

Im Allgemeinen erhöhen CNC-Teile und fortschrittliche Bearbeitung die Qualität und Effizienz der Werkzeuge und Teile zur Stromerzeugung. Dieser Artikel befasst sich mit einigen der wichtigsten Arten, in denen CNC eine entscheidende Rolle bei diesem Wandel spielt.

Windkraft

Die Windenergieerzeugung erfordert langlebige Teile, die enormen Belastungen standhalten und gleichzeitig die Genauigkeit beibehalten. Die Hersteller müssen präzise Blätter herstellen, um den Winddruck mit minimalem Verschleiß zu bewältigen. Die Metall- und Kohlefaserbearbeitung war nicht nur bei der Herstellung der Klingen von entscheidender Bedeutung, sondern auch bei Teilen wie den riesigen Lagern, die den Winkel einstellen. Durch den Einsatz von CNC können die riesigen Lager im Einstellmechanismus einer Windkraftanlage mit einer Genauigkeit hergestellt werden, die normalerweise kleineren Teilen vorbehalten ist. Da es sich um massive Teile handelt, deren Beweglichkeit ihre Leistung stark beeinträchtigt, müssen sie (ähnlich wie Triebwerksschaufeln von Flugzeugen) äußerst genau sein.

Im Allgemeinen werden Mehrzweck-Drehmaschinen für Zahnräder, Getriebegehäuse und Rotoren verwendet. In Anbetracht der Größe einer durchschnittlichen Windkraftanlage sind große Hochleistungsmaschinen erforderlich, wobei etwa 90 % der Zahnradherstellung spanabhebend erfolgt. Heute dominiert hier das Verzahnungsfräsen mit Wälzfräsern oder Scheibenfräsern. Ebenso werden CNC-Bohrmaschinen häufig zur Bearbeitung von Löchern in Rohrmantelwärmetauschern für eine Vielzahl von Energiesystemen verwendet.

Bei Windkraftanlagen und Windmühlen besteht Bedarf an CNC-Maschinen, die kohlefaserverstärkte Kunststoffe oder Glasfasermaterialien verarbeiten. Als Material kommen für die Rotorblätter auch Fiberglas mit Hohlkern, Aluminium und Leichthölzer infrage. Das Blattprofil der meisten Rotorblätter ist dem von Flugzeugen ziemlich ähnlich, daher erfordern diese Maschinen eine ziemlich hohe Genauigkeit.

Solarenergie

Abgesehen von den Solarmodulen selbst gibt es verschiedene Teile, die eine präzise Fertigung erfordern, wie Rahmen, Rückenschienen und Trägerschienen. Fräs- und Bohrmaschinen sind ideal für solche Projekte und viele Unternehmen vermarkten ihre CNC-Maschinen speziell für die Herstellung von Teilen für Solarmodule. Sogar große Produktionslinien für Solarmodule beinhalten mehrere Arten von CNC-Prozessen wie Schneiden und Bohren, erfordern aber auch mehrere Nicht-CNC-Prozesse in Verbindung mit gleichzeitig arbeitenden Bedienern.

Da Produktionslinien massiv und protzig sein können, bieten Unternehmen wie Fanuc vielseitige Roboterarme an, die Formen mit mehr Flexibilität und einem sparsameren Arbeitsplatz handhaben können. In ähnlicher Weise bieten Unternehmen wie Beam Cut Software an, die auf die Herstellung von Solarmodulen spezialisiert ist, die den Prozess vereinfachen und nur eine einzige Person für die Bedienung benötigen. Dies ist eine der Möglichkeiten, wie CNC Platz und Arbeitskraft freisetzt.

Hersteller von Solarmodulen verwenden sehr häufig Drehzentren und Drahtschneider für Rahmen und Gehäuse. Plasma- und Faserlaserschneidemaschinen sind häufig auf die Herstellung von Solarmodulen spezialisiert, wobei häufig verschiedene Laser zum Teilen der Module selbst verwendet werden. In ähnlicher Weise verwenden Unternehmen wie Protolabs eine Mischung aus CNC-Bearbeitung und 3D-Druck, um Solarmodule herzustellen. Dies weist darauf hin, dass es in der Solarenergiebranche Raum für Hybridfertigung geben könnte.

Wasserkraft

Wasserkraftturbinen und -generatoren sind nicht nur massive Maschinen. Sie müssen auch widerstandsfähig gegen Druck- und Wasserschäden sein und aus Metallen bestehen, die dieselben Eigenschaften aufweisen, wobei häufig Kohlenstoff- und Edelstahlteile verwendet werden. Unternehmen auf der ganzen Welt verwenden CNC-Technologien, um alle Arten von Komponenten herzustellen, von einfachen Wellen und Buchsen bis hin zu Wasserturbinengehäusen, Laufrädern und Abdeckungen.

Es umfasst das übliche Drehen, Bohren und Fräsen, jedoch oft in großem Umfang, je nach den Anforderungen der Anlage. Als Referenz verwendet Canyon Hydro in Nordamerika eine 7-Achsen-CNC-Fräsmaschine, die Pelton- und Francis-Wasserkraftturbinen mit einem Durchmesser von bis zu 16 Fuß und einem Gewicht von 25 Tonnen herstellen kann. Die CNC-Maschine korrigiert geringfügige (aber potenziell wirkungsvolle) Unvollkommenheiten in der Turbine. Dies ist neben vielen anderen Maschinen in ihrem Fertigungszentrum. In noch größerem Maßstab bearbeitet das Werk von Voith Hydro in York Werkstücke mit einem Durchmesser von über 12,80 m und einem Gewicht von mehr als 350 Tonnen (317,5 t).

Neben Turbinen werden CNC-Fräsen und andere Bearbeitungstechnologien für die Entwicklung der Tore von Staudämmen und Wasserkraftwerken eingesetzt. In bestimmten Fällen hat das Wachstum verschiedener CNC-Maschinen die Produktion solcher Teile vor Ort ermöglicht, anstatt aus einer weit entfernten Fabrik gebracht zu werden.

Insgesamt profitiert die Welt der grünen Energie immens von der CNC-Bearbeitung und modernen Technologien. Wir haben gerade erst an der Oberfläche ihrer Fähigkeiten gekratzt, aber es gibt bereits so viele Anwendungen, Vorteile und Anwendungsfälle.