06/05/2024
Door Ad Spijkers
Onderzoek maakt succesvolle automatisering mogelijk bij de nabewerking van de bladen na het vormen ervan.
Amerikaanse onderzoekers hebben gebruik gemaakt van robotondersteuning bij de productie van windturbinebladen. Hierdoor kunnen zware werkomstandigheden voor mensen worden geëlimineerd en de consistentie van het product kan worden verbeterd. De onderzoekers zijn werkzaam bij het National Renewable Energy Laboratory (NREL), onderdeel van het U.S. Department of Energy. Het onderzoek werd uitgevoerd in de Composites Manufacturing Education and Technology (CoMET)-afdeling op de Flatirons Campus van NREL in Golden (Colorado).
Nabewerking
Robots worden door de windenergie-industrie al gebruikt om bladen te lakken en te polijsten, maar automatisering wordt nog niet op grote schaal toegepast. Onderzoek in het laboratorium toont aan dat een robot messen kan richten, slijpen en schuren. Deze noodzakelijke stappen vinden plaats nadat de twee zijden van het blad met behulp van een mal zijn gemaakt en vervolgens aan elkaar zijn gehecht. Niet alles functioneerde zo goed als de onderzoekers wilden, maar ze hebben alle lessen geleerd die ze denken nodig te hebben om het aan de verwachtingen te laten voldoen of deze zelfs te overtreffen.
Bij de werkzaamheden om windturbinebladen na het vervaardigen af te werken, moeten werknemers op steigers zitten en beschermende pakken dragen, inclusief ademhalingsuitrusting. Automatisering, zo merkten de onderzoekers op, zal de veiligheid en het welzijn van werknemers vergroten en fabrikanten helpen geschoolde arbeidskrachten te behouden.
Werkgelegenheid
Het onderzoek is van belang om een aanzienlijke Amerikaanse productie van bladen voor de binnenlandse windturbinemarkt mogelijk te maken. Volgens deskundigen kan het automatiseren van een deel van de arbeid bij de productie van bladen leiden tot meer banen in de VS. Elk in eigen land vervaardigd blad betekent immers een geïmporteerde blad minder.
Het motief van dit onderzoek was het ontwikkelen van automatiseringsmethoden die gebruikt zouden kunnen worden om in eigen land geproduceerde bladen wereldwijd concurrerend te maken. Momenteel worden bladen voor de offshore niet in de VS geproduceerd door de hoge arbeidskosten. Het afwerkingsproces is arbeidsintensief en kent een hoog personeelsverloop door de zware aard van het werk. Door het afwerkingsproces te automatiseren kan de binnenlandse productie van bladen voor de offshore economisch haalbaarder worden.
Productie van windturbinebladen
De robot werkte aan een bladsegment van 5 m lang. Windturbinebladen zijn aanzienlijk langer, maar omdat ze onder hun eigen gewicht buigen en doorbuigen, zou een robot geprogrammeerd moeten worden om sectie voor sectie aan de grotere bladen te werken. De onderzoekers gebruikten een reeks scans om een 3D-weergave te maken van de positie van het blad en om precies de voor- en achterkant van het vleugelprofiel te identificeren. De speciale vorm van een blad zorgt er voor dat de lucht soepel over het blad stroomt.
Van daaruit programmeerde het team de robot om een reeks taken uit te voeren, waarna deze werd beoordeeld op nauwkeurigheid en snelheid. Vooral op het gebied van slijpen vonden de onderzoekers verbeterpunten. Alleen heeft de robot op sommige delen van het blad te veel geslepen en op andere niet genoeg. Terwijl ze dit onderzoek doorliepen, hebben de onderzoekers de gewenste waarden veranderd verplaatst voor wat het systeem moet doen om effectief te zijn.
Een geautomatiseerd systeem zou consistentie moeten bieden bij de productie van bladen, wat niet mogelijk is als mensen al het werk doen. Hij zei ook dat een robot ‘hardere, agressievere schuurmiddelen’ zou kunnen gebruiken dan een mens zou kunnen verdragen. De robot werd overigens niet vergeleken met hoe een mens dezelfde functies zou uitvoeren.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: Werner Slocum, NREL