Sie sind rund um die Uhr im Einsatz: Großgetriebe in Windkraftanlagen. Die verschiedenen Systemkomponenten unterliegen dabei je nach Witterung unterschiedlichen Belastungen. Ein fehlerfreies und sicheres Arbeiten der Komponenten ist jedoch Voraussetzung dafür, dass das Zahnradgetriebe zuverlässig laufen kann. Um diese Zuverlässigkeit gewährleisten zu können, sind regelmäßige Wartungen der Anlagen und deren Systeme geplant und auch eingepreist. Außerplanmäßige Wartungen sind jedoch sehr teuer, weil die Betriebsausfallzeiten dann nicht geplant werden können.

Testgetriebe auf dem Prüfstand.

© Institut für Maschinenelemente (IMA), Universität Stuttgart

Ein signifikantes Problem in Getrieben ist der durch Ermüdung verursachte Materialbruch, der als »Grübchenbildung« bekannt ist und über die Zeit bis zum Bruch der Zahnflanke anwachsen kann. Bis es zum Bruch der Flanke des beschädigten Zahns kommt, bleiben die übrigen Zähne in der Regel unbeschädigt. Grübchen entstehen vor allem bei einsatzgehärteten Zahnrädern, wie sie typischerweise in Windkraftanlagen verwendet werden.

Das Institut für Maschinenelemente (IMA) der Universität Stuttgart hat unter der Leitung von Dr.-Ing. Martin Dazer ein Überwachungs- und Regelungssystem entwickelt, das beschädigte Zahnräder in Getrieben erkennt und gleichzeitig so entlastet, dass die Gesamtleistung der Windkraftanlage erhalten bleibt. Mit Hilfe von Sensoren erkennt das System topografische Veränderungen an der Oberfläche der Zahnräder und initiiert eine zielgerichtete Reduzierung der Belastung. Diese wird durch Aktoren umgesetzt.

Die Erfindung wurde zum Patent angemeldet (EP 3604803 B1 erteilt; US 2020/0040987 A1 erteilt). Bei der Patentierung und Vermarktung der aktuellen Entwicklung wurden die Wissenschaftler vom Technologie-Lizenz-Büro (TLB) unterstützt. TLB ist auch mit der Verwertung dieser Technologie beauftragt und bietet Herstellern Möglichkeiten der Lizenzierung an.