FoKO-Wind – Entwicklung von Folienbeschichtungssystemen und deren Applikationstechniken als Korrosionsschutz von Offshore-Windenergieanlagen

Problemstellung

O-WEA sind ständig Wind, Wasser und Salz ausgesetzt. Der Schutz der stahlbaulichen Strukturen wird durch leistungsfähige Beschichtungssysteme gewährleitet. Die Applikation dieser flüssigen Beschichtungsstoffe ist mit einem enormen Aufwand verbunden, welcher durch die geforderten Umgebungsbedingungen und die Qualitätsüberwachung im Beschichtungsprozess verursacht wird. Eine vielversprechende Alternative stellen Polymerfolien dar. Erste Versuche im Bereich der Folienkonservierung im Schiffbau im Reparaturbereich mit Hybrid-Systemen (organische Spritzgrundierung bzw. organische Altbeschichtung und Polymer-Deckfolie) haben gute Korrosionsschutzeigenschaften erbracht. Die Weiterentwicklung dieser neuartigen Korrosionsschutzlösung zu autarken Foliensystemen in der Erstapplikation für die stark beanspruchte Spritzwasserzone verspricht eine langlebige Konservierung der Tragstruktur.

Zielstellung

Das Ziel des Gesamtforschungsvorhabens ist die Entwicklung und Qualifizierung eines neuartigen Beschichtungssystems auf Basis von selbstklebenden Polymer-Folien. Ein Projektergebnis ist eine Folie, die sich direkt auf Stahloberflächen applizieren lässt und hinreichend vor Korrosion schützt.

Um einer Klebfolie einen hinreichenden Korrosionsschutz „beizubringen“, werden im Forschungsvorhaben FoKO-Wind wissenschaftlichen grundlegenden Untersuchungen durchgeführt. Dazu werden im ersten Schritt aus marktreifen Produkten aus Folie und Klebstoff Systempaarungen zusammengestellt und in einer Vorauswahl selektiert. Da der Klebstoff nicht nur Folie an die Stahloberfläche adhäsiv binden soll, sondern auch Funktionen des Korrosionsschutzes übernehmen muss, werden dem Klebstoff Zuschläge und Inhibitoren zugesetzt. Für die Auswahl werden entsprechende Prüfverfahren hinzugezogen. Da sich die Prüfverfahren zwischen klassischen Beschichtungen und Klebfolien in der Ausführung unterscheiden, werden hier vergleichende Untersuchungen durchgeführt und auch hinsichtlich ihrer Relevanz bewertet.

Das zweite Ziel von FoKO-Wind ist die Entwicklung eines industrialisierten Fertigungsablaufs sowie einer Applikationstechnik. Auf Basis eines Fertigungsgrobkonzeptes werden optimierte Fertigungs- und Logistikabläufe für die Applikation von Foliensystemen abgeleitet. Für die Entwicklung eines Manipulators für den Applikationskopf werden Schnittstellen (Bauteil, Applikationskopf, Manipulator) definiert und notwendige Verfahrensparameter für den Folienauftrag berücksichtigt. Das Ergebnis ist ein ausgelegter Manipulator in einem optimierten Fertigungsablauf für die Folienapplikation.

Das Kernziel von FoKO-Wind ist der Nachweis der Anwendbarkeit und Korrosionsschutzfunktionalität von selbstklebenden Folien auf unlegierten Stahl an Türmen von O-WEA. Das Gesamtziel wird durch folgende Aufgaben erreicht:

• Entwicklung einer applizierbaren Folie mit Korrosionsschutzeigenschaften
• Untersuchung des Langzeitverhaltens bezüglich der Schutzfunktion und des Degradationsverhaltens von Folien-Klebstoff-Stahl Verbindungen
• Prüfanforderungen, die an Beschichtungsstoffe gestellt werden müssen auf Prüfprozeduren für Klebfolien übertragen und validiert werden
• Entwicklung eines Reparaturkonzeptes für Folienbeschichtungssysteme

Nutzen/Anwendung

Durch die Entwicklung eines Folienbeschichtungssystems können die Anforderungen an die technische Hallenausstattung deutlich gesenkt werden. So kann bspw. auf eine aufwendige Lüftungsanlage und auf explosionsgeschützte Bereiche für die Dosierung der Beschichtungsstoffe verzichtet werden. Zusätzlich ergibt sich durch die Entwicklung einer automatisierten Applikationsanlage in Kombination mit dem Folienbeschichtungssystem ein deutlich geringerer Bedarf an Qualitätsüberwachung und eine signifikante Verringerung der Anzahl der Mitarbeiter:innen die in hoch gefährdeten Bereichen tätig sein müssen.