Automatisierte Fertigung von Hohlprofilknoten für Jacket-Gründungsstrukturen: Darstellung der schweißtechnischen Prozesskette sowie Berücksichtigung der Prozessparameter beim Ermüdungsnachweis

Publikation: Beitrag in Fachzeitschrift › Artikel › Transfer › Peer-Review

Autoren

  • Peter Schaumann
  • Michael Rethmeier
  • Karsten Schürmann
  • Andreas Pittner
  • Christian Dänekas
  • Christian Schippereit

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  • Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
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Details

Titel in ÜbersetzungAutomated manufacturing of tubular joints for jacket support structures - Description of the welding process chain as well as integration of the process parameters within the fatigue design
OriginalspracheDeutsch
Seiten (von - bis)897-909
Seitenumfang13
FachzeitschriftStahlbau
Jahrgang87
Ausgabenummer9
PublikationsstatusVeröffentlicht - 4 Sept. 2018

Abstract

Die Entwicklung in der Offshore‐Windenergie hin zu größeren, leistungsstärkeren Anlagentypen sowie die zeitgleich zunehmenden Wassertiefen der projektierten Windparks stellt u. a. Designer und Fertiger der Gründungsstrukturen der Windenergieanlagen vor wachsende Herausforderungen. Neben dem Gründungskonzept mittels XL‐Monopiles rückt auch die Jacketgründung wegen der Kombination aus dem vergleichsweise geringen Materialverbrauch bei gleichzeitig hoher Steifigkeit in den Fokus. Der Fertigungsaufwand der Jackets ist verglichen mit Monopiles groß, kann jedoch durch die Kombination aus Standardrohren mit automatisiert gefertigten Jacketknoten reduziert werden. Vor diesem Hintergrund befasst sich dieser Beitrag mit der Prozesskette der automatisierten Fertigung von Hohlprofilknoten inklusive der Digitalisierung relevanter Fertigungsparameter sowie der optischen Erfassung der Schweißnahtgeometrie durch einen Linienlaser. Des Weiteren wird eine Methodik zur Analyse der gescannten Schweißnahtgeometrie anhand von drei Referenzstellen eines X‐Knotens vorgestellt, mit der sowohl die Kerbradien als auch die Nahtanstiegswinkel bestimmt werden können. Abschließend werden die Geometrieparameter beim Ermüdungsnachweis nach dem Kerbspannungskonzept berücksichtigt und ihr Einfluss durch einen Vergleich mit dem Strukturspannungskonzept auf Basis äquivalenter Spannungskonzentrationsfaktoren quantifiziert.

Schlagwörter

    automated manufacturing, digitization, equivalent stress concentration factors, masts and towers, notch stress approach, tubular joints, weld seam geometry

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Zitieren

Automatisierte Fertigung von Hohlprofilknoten für Jacket-Gründungsstrukturen: Darstellung der schweißtechnischen Prozesskette sowie Berücksichtigung der Prozessparameter beim Ermüdungsnachweis. / Schaumann, Peter; Rethmeier, Michael; Schürmann, Karsten et al.
in: Stahlbau, Jahrgang 87, Nr. 9, 04.09.2018, S. 897-909.

Publikation: Beitrag in Fachzeitschrift › Artikel › Transfer › Peer-Review

Schaumann P, Rethmeier M, Schürmann K, Pittner A, Dänekas C, Schippereit C. Automatisierte Fertigung von Hohlprofilknoten für Jacket-Gründungsstrukturen: Darstellung der schweißtechnischen Prozesskette sowie Berücksichtigung der Prozessparameter beim Ermüdungsnachweis. Stahlbau. 2018 Sep 4;87(9):897-909. doi: 10.1002/stab.201810017
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TY - JOUR

T1 - Automatisierte Fertigung von Hohlprofilknoten für Jacket-Gründungsstrukturen

T2 - Darstellung der schweißtechnischen Prozesskette sowie Berücksichtigung der Prozessparameter beim Ermüdungsnachweis

AU - Schaumann, Peter

AU - Rethmeier, Michael

AU - Schürmann, Karsten

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AU - Dänekas, Christian

AU - Schippereit, Christian

N1 - Publisher Copyright: © 2018, Ernst und Sohn. All rights reserved. Copyright: Copyright 2018 Elsevier B.V., All rights reserved.

PY - 2018/9/4

Y1 - 2018/9/4

N2 - Die Entwicklung in der Offshore‐Windenergie hin zu größeren, leistungsstärkeren Anlagentypen sowie die zeitgleich zunehmenden Wassertiefen der projektierten Windparks stellt u. a. Designer und Fertiger der Gründungsstrukturen der Windenergieanlagen vor wachsende Herausforderungen. Neben dem Gründungskonzept mittels XL‐Monopiles rückt auch die Jacketgründung wegen der Kombination aus dem vergleichsweise geringen Materialverbrauch bei gleichzeitig hoher Steifigkeit in den Fokus. Der Fertigungsaufwand der Jackets ist verglichen mit Monopiles groß, kann jedoch durch die Kombination aus Standardrohren mit automatisiert gefertigten Jacketknoten reduziert werden. Vor diesem Hintergrund befasst sich dieser Beitrag mit der Prozesskette der automatisierten Fertigung von Hohlprofilknoten inklusive der Digitalisierung relevanter Fertigungsparameter sowie der optischen Erfassung der Schweißnahtgeometrie durch einen Linienlaser. Des Weiteren wird eine Methodik zur Analyse der gescannten Schweißnahtgeometrie anhand von drei Referenzstellen eines X‐Knotens vorgestellt, mit der sowohl die Kerbradien als auch die Nahtanstiegswinkel bestimmt werden können. Abschließend werden die Geometrieparameter beim Ermüdungsnachweis nach dem Kerbspannungskonzept berücksichtigt und ihr Einfluss durch einen Vergleich mit dem Strukturspannungskonzept auf Basis äquivalenter Spannungskonzentrationsfaktoren quantifiziert.

AB - Die Entwicklung in der Offshore‐Windenergie hin zu größeren, leistungsstärkeren Anlagentypen sowie die zeitgleich zunehmenden Wassertiefen der projektierten Windparks stellt u. a. Designer und Fertiger der Gründungsstrukturen der Windenergieanlagen vor wachsende Herausforderungen. Neben dem Gründungskonzept mittels XL‐Monopiles rückt auch die Jacketgründung wegen der Kombination aus dem vergleichsweise geringen Materialverbrauch bei gleichzeitig hoher Steifigkeit in den Fokus. Der Fertigungsaufwand der Jackets ist verglichen mit Monopiles groß, kann jedoch durch die Kombination aus Standardrohren mit automatisiert gefertigten Jacketknoten reduziert werden. Vor diesem Hintergrund befasst sich dieser Beitrag mit der Prozesskette der automatisierten Fertigung von Hohlprofilknoten inklusive der Digitalisierung relevanter Fertigungsparameter sowie der optischen Erfassung der Schweißnahtgeometrie durch einen Linienlaser. Des Weiteren wird eine Methodik zur Analyse der gescannten Schweißnahtgeometrie anhand von drei Referenzstellen eines X‐Knotens vorgestellt, mit der sowohl die Kerbradien als auch die Nahtanstiegswinkel bestimmt werden können. Abschließend werden die Geometrieparameter beim Ermüdungsnachweis nach dem Kerbspannungskonzept berücksichtigt und ihr Einfluss durch einen Vergleich mit dem Strukturspannungskonzept auf Basis äquivalenter Spannungskonzentrationsfaktoren quantifiziert.

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M3 - Artikel

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VL - 87

SP - 897

EP - 909

JO - Stahlbau

JF - Stahlbau

SN - 0038-9145

IS - 9

ER -