Rührreibschweissen (FSW/FSSW) von schwimmenden Solarpaneelen

Die Rückwand der schwimmenden Solaranwendung von Sunlit Sea besteht aus zwei tiefgezogenen Aluminiumblechen aus der seewasserbeständigen Legierung AA5083-H111 mit Vertiefungen in einer Wabenstruktur. Die endgültige Pontonanordnung mit den Maßen 1880 × 1880 × 80 mm ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Pontons sind in einer dicht gepackten Matrix angeordnet, was im Vergleich zu anderen Methoden eine wesentlich effizientere Produktion ermöglicht. Diese Lösung verfügt über ausgezeichnete hydrodynamische und aerodynamische Eigenschaften, die den rauen Bedingungen auf See standhalten. Die Kombination aus festem Ponton und Kühlung führt zu einer geringeren Abnutzung der Pontonplatten, niedrigeren Betriebs- und Wartungskosten und besseren Gesundheits- und Sicherheitsbedingungen.

Sunlit Sea wandte sich an TWI, um mögliche Verbindungslösungen und Fertigungswege für die Herstellung der Pontonbaugruppen zu erörtern. Die Verbindungsmethoden für dieses Produkt sollen folgendes ermöglichen:

• Schweißen des äußeren Umfangs der Tiefzieteile, um eine leckdichte Kante zu schaffen
• Schweißen des flachen Teils der Vertiefungen, um die Steifigkeit der Baugruppe zu erhöhen
• Erstellen von leckdichten Löchern in der Pontonbaugruppe für Befestigungen

In Anbetracht des für diese Anwendung gewählten Materials und der Betriebsbedingungen schlug TWI das Rührreibschweißen (FSW) als am besten geeignetes Verfahren für die Verbindung dieser Baugruppe vor. Das FSW-Verfahren wird unter anderem häufig zum Schweißen von seewasserbeständigen Aluminiumprodukten der Serie AA5xxx für Schiffsanwendungen eingesetzt. TWI schlug auch vor, dass das Reibrührpunktschweißen (FSSW) zum Schweißen der Vertiefungen und zur Herstellung von leckdichten Löchern in der gleichen Vorrichtung, die für das FSW verwendet wird, verwendet werden könnte, um die Produktivität zu erhöhen.

Zielsetzung

Die Hauptziele für dieses Projekt waren:

• Festlegung von FSW- und konventionellen FSSW-Parametern für AA5083-H111 (geglühtes und kaltverfestigtes AlMg4,5Mn0,7), die eine geeignete Schweißnahtintegrität und statische Festigkeit gewährleisten
• Entwicklung geeigneter Vorrichtungen für die Herstellung von Pontons
• Validierung des vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens durch Herstellung einer Demonstrations-Pontonbaugruppe
• Herstellung einer Kleinserie von Pontons

Schlussfolgerungen und zukünftige Entwicklungen

TWI entwickelte und validierte FSW- und FSSW-Fertigungslösungen für die Herstellung von Pontonbaugruppen in Übereinstimmung mit dem Design von Sunlit Sea. Sunlit Sea arbeitet nun an der Implementierung von FSW und FSSW in das zukünftige Design ihrer vollautomatischen Montagelinie.

Basierend auf den Erfahrungen und Daten, die TWI während dieses Projekts gesammelt hat, arbeitet das Ingenieurteam von Sunlit Sea bereits an der Integration dieser modernen Schweißtechnik in die Konstruktion ihrer zukünftigen Produktionslinie durch eine 3-Achsen-Portalmaschine, ähnlich der am TWI eingesetzten.

FSW und FSSW sind besonders interessante Schweißtechniken, die mit einer automatisierten Produktion kompatibel sind. Betriebszeit, Einfachheit, Kontrolle, Wiederholbarkeit und Oberflächengüte werden die wichtigsten Leistungsindikatoren für diese Implementierung sein.

Die von TWI produzierte Kleinserie von Paneelen wurde vor dem Rathaus im Stadtzentrum von Oslo installiert, und Sunlit Sea freut sich nun darauf, weitere FSW- und FSSW-Projekte mit TWI zu untersuchen.