Moderne Windenergieanlagen erreichen Turmhöhen von über 130 m und Rotorblätter von über 100 m Länge.
Quelle: BAM
Projektlaufzeit
01.12.2025 - 30.11.2027
Projektart
Verbundforschungsprojekt
Projektstatus
Laufend
Kurzbeschreibung
In InInspekt entwickeln und erproben vier Partner einen fahrenden Roboter zur inneren Inspektion von Rotorblättern von Windenergieanlagen.
Ort
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
Unter den Eichen 87
12205 Berlin
Symbolische Darstellung des Roboters bei der Inspektion im Rotorblatt, KI-generiert Quelle: BAM
Quelle: BAM
Quelle: BAM
Quelle: BAM
In dem Projekt arbeitet die BAM mit der Uni Würzburg, den KI-Spezialisten von LATODA (Adoxin UG) und dem Robotikexperten von EduArt zusammen. Gefördert wird das Projekt durch das BMFTR im Rahmen der Förderinitiative „Digital GreenTech - Umwelttechnik trifft Digitalisierung“.
InInspekt – Roboterbasierte Multisensorische Innen-Inspektion von Rotorblättern
Hintergrund
Die Windenergiebranche steht vor massiven Herausforderungen bei der Wartung von Windkraftanlagen, da die derzeitigen Inspektionsprozesse oft mit extrem hohen Kosten, langen Stillstandzeiten und nicht zu unterschätzenden Sicherheitsrisiken verbunden sind. Insbesondere die Inneninspektion von Rotorblättern stellt ein Problem dar, da diese Bereiche für Prüfer schwer zugänglich, eng und gefährlich sind. Das Projekt InInspekt wurde initiiert, um die manuelle Prüfung durch ein automatisiertes Verfahren zu ersetzen, welches die Effizienz steigert und die Zuverlässigkeit der Schadenserkennung auf ein neues Niveau hebt. Durch die digitale Erfassung und objektive Bewertung der Blattstruktur wird nicht nur die Sicherheit des Wartungspersonals erhöht, sondern auch die langfristige Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit der erneuerbaren Energien durch optimierte Lebenszyklen der Anlagen gesichert. Eine lückenlose Dokumentation ist zudem essenziell, um Versicherungsansprüche und die Betriebserlaubnis der Anlagen langfristig zu gewährleisten.
Lösungsansatz
Der technologische Kern des Vorhabens ist die Entwicklung eines vollautonomen, robotergestützten Systems, das speziell für die komplexen Anforderungen im Inneren von Rotorblättern konzipiert ist. Dieser Roboter verfügt über eine Kombination multimodaler Sensorik, die über den aktuellen Stand der Technik hinausgeht: Er integriert hochauflösende RGB-Farbkameras zur visuellen Beurteilung, passive und aktive Thermografie zur Detektion und Klassifizierung von Schäden unter der Oberfläche und einen präzisen 3D-Scanner zur geometrischen Erfassung. Die Fusion und geometrischen Überlagerung der unterschiedlichen Datentypen erlaubt es, sowohl Oberflächenbeschaffenheiten als auch strukturelle Merkmale zu beurteilen und in die Klassifizierung von Schäden mit einzubeziehen.
Um die anfallenden Datenmengen effizient zu verarbeiten, nutzt das System eine eigens entwickelte KI-gestützte Echtzeitanalyse. Während der Roboter das Blatt autonom abfährt, wertet die KI die Messdaten sofort auf ihre Aussagekraft und auf potenzielle Schäden hin aus. Sobald die Primärinspektion eine Anomalie – wie etwa eine Delamination, einen Riss durch Blitzeinschlag oder Verklebungsfehler – identifiziert, löst das System automatisch eine Detailinspektion im sogenannten „High-Precision-Modus“ aus. In diesem Modus werden gezielt visuelle, thermografische und hochdetaillierte 3D-Rekonstruktionen der Schadstelle aufgenommen. Dieser zweistufige Prozess stellt sicher, dass einerseits das gesamte Blatt mit Blattlängen von bis zu 115 m zügig abgefahren wird und andererseits kritische Stellen mit einer Detailtiefe dokumentiert werden, die eine fundierte ingenieurstechnische Bewertung aus der Ferne ermöglicht, noch während sich das System im Einsatz befindet. Durch die autonome Navigation wird zudem sichergestellt, dass auch schwer erreichbare Bereiche in der Blattspitze systematisch erfasst werden.
Vorteile für die Industrie
Für die Betreiber von Windparks und Wartungsunternehmen bietet das in InInspekt erarbeitete System signifikante wirtschaftliche und technische Vorteile, da die automatisierte Inspektion die Abhängigkeit von subjektiven menschlichen Einschätzungen verringert und eine standardisierte, objektive Bewertungsgrundlage schafft. Durch die Beschleunigung der Prüfvorgänge und die Reduzierung der notwendigen Personaleinsätze in gefährlichen Umgebungen sinken die Betriebskosten und die Stillstandzeiten der Anlagen drastisch. Darüber hinaus ermöglicht die Detektion tieferliegender Materialdefekte mittels Thermografie, die rein visuell von außen oder innen nicht erkennbar wären, eine proaktive Instandhaltungsstrategie. Dies verhindert kostspielige Folgeschäden oder gar Blattbrüche, verlängert die Gesamtnutzungsdauer der Rotorblätter und sorgt für eine höhere Planungssicherheit im gesamten Asset-Management der Windenergieanlagen. Die digitale Archivierung der Daten erlaubt zudem einen präzisen Vergleich über mehrere Jahre hinweg, um die Schadensentwicklung genau zu monitoren.
Rolle der Partner
Das Projekt wird durch ein Konsortium aus Spezialisten getragen, deren Expertisen nahtlos ineinandergreifen:
- EduArt Robotik GmbH: Fungiert als Konsortialführer und technischer Wegbereiter. Das Unternehmen ist verantwortlich für die Gesamtkoordination des Projekts sowie die Entwicklung und Fertigung der autonomen, mobilen Roboterplattform, die den extremen Bedingungen im Rotorblatt standhalten muss.
- Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM): Bringt ihre wissenschaftliche Exzellenz im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung ein. Die BAM fokussiert sich auf die thermografische Analyse und die Validierung der Detektionsgüte.
- LATODA / Adoxin UG: Ist der Spezialist für die digitale Intelligenz des Systems. Das Unternehmen verantwortet die Implementierung der KI-Modelle zur automatisierten Schadenserkennung sowie die effiziente Verarbeitung und Fusion der komplexen Sensordaten in Echtzeit, um die Live-Auswertung zu ermöglichen.
- Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU): Unterstützt das Vorhaben durch tiefgehende Forschungsexpertise in den Bereichen autonome Robotik und computergestützte Sensordatenverarbeitung. Die Universität stellt sicher, dass die Algorithmen zur Lokalisierung und Kartierung (SLAM) auch unter den schwierigen Geometrien eines Rotorblatts zuverlässig funktionieren.
Weiterführende Informationen und Veranstaltungen
Projektpartner
BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Fachbereich Thermografische Verfahren
LATODA
EduArt Robotik GmbH
Uni Würzburg
Förderung
Quelle: BAM