Im Jahr 2023 lieferten Windräder etwa ein Drittel des in Deutschland erzeugten Stroms. Ihre Wartung ist sehr komplex, denn die Rotorblätter stehen im Betrieb unter hoher Belastung. Oft entstehen kritische Schäden bereits im Inneren der Blätter, bevor sie von außen sichtbar sind. Deshalb müssen Kontrolleurinnen und Kontrolleure das Innenleben der Blätter untersuchen, um das Material auf Risse und andere Schäden zu prüfen.
Bis zu 240 m: Risiko, Kosten und Stillstand
Solche Inspektionen in Höhen von bis zu 240 m sind jedoch mit Sicherheitsrisiken, hohen Kosten und langen Stillstandzeiten verbunden. Abhilfe will das Verbundprojekt InInspekt (Rotorbasierte Multisensorische Innen-Inspektion von Rotorblättern) schaffen. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) fördert es mit mehr als 1,1 Millionen Euro.
Der Lösungsvorschlag des Verbundes: Roboter sollen die Inspektion autonom übernehmen. Durch die Kombination aus Robotik, multisensorischer Datenerfassung und KI-basierter Analyse trägt das Projekt dazu bei, die Lebensdauer von Windenergieanlagen zu erhöhen, Wartungskosten und Stillstandzeiten zu reduzieren sowie die Betriebs- und Arbeitssicherheit zu verbessern. Dadurch sinken zudem die Kosten für Strom aus Windenergie. Die technische Expertise für Sensorik wird unter der Leitung von Professor Andreas Nüchter vom Lehrstuhl für Robotik der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) bereitgestellt.
Lebensdauer von Windrädern verlängern
„Wir entwickeln gemeinsam mit der Firma EduArt Robotik unter anderem eine Einheit, die es auf dem fahrenden Roboter ermöglicht, das montierte Mess-System zu schwenken und zu neigen“, so Jost Wittmann, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl. Die Forscher wollen die Steuereinheit des Schwenkkörpers mit dem Navigationssystem des Roboters verbinden. Dadurch sei es möglich, den benötigten Messabstand präzise einzustellen.
Apropos Messungen: Diese sollen mit einem 3D-Laser-Scanner erfolgen. „Unser Team übernimmt Design und Aufbau des Systems, das auf dem Prinzip der Stereo-Photogrammetrie funktioniert“, erklärt Wittmann. Dabei wirft ein Projektor ein Muster auf das Innere des Rotorblatts, um den zu erfassenden Bereich zu markieren. Diesen Bereich erfassen dann zwei Messkameras. Zum Einsatz kommen außerdem eine Farbkamera und eine Wärmebildkamera, die Bilddaten während der Datennachverarbeitung auf die Punktwolke übertragen.
„Für eine Fläche von einem Quadratmeter entsteht so eine 3D-Punktwolke, die das Segment detailliert wiedergibt und Schäden sichtbar macht“, so der Projektmitarbeiter. Damit können die Roboter die Stellen auf den Millimeter genau messen. „Das Verbundprojekt und der daraus entstehende Roboter werden dazu beitragen, die Lebensdauer der Rotorblätter von Windrädern zu verlängern und die Wartungskosten zu reduzieren“, sagt Professor Andreas Nüchter. Zudem soll die Methode als neuer Prüfstandard eingeführt werden.
Zum Verbundprojekt:
Das Verbundprojekt InInspekt ist am 1. Dezember 2025 gestartet und läuft zwei Jahre. Aus der Fördersumme des BMFTR stehen dem JMU-Team über 350.000 Euro zur Verfügung. EduArt Robotik hat die Projektkoordination. Weitere Partner sind das Start-up LATODA / Adoxin UG und die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM).
EduArt Robotik mit Sitz im mittelfränkischen Neunkirchen am Sand entwickelt die mobile Roboterplattform. Verbundkoordinator und Projektleiter ist Unternehmensgründer Markus Fenn. Das deutsche Start-up LATODA / Adoxin UG ist spezialisiert auf die digitale Intelligenz des Systems. Es wird KI-Modelle zur automatisierten Schadenserkennung implementieren. Das Unternehmen kümmert sich zudem darum, die Fusion der komplexen Sensordaten in Echtzeit zu verarbeiten, um eine Live-Auswertung zu ermöglichen.
Die BAM fokussiert sich auf die Analyse der Daten der Wärmebildkamera. In der Bundesanstalt liegt die wissenschaftliche Expertise im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung, also im Verfahren zur Qualitätskontrolle von Bauteilen, ohne deren Struktur zu beschädigen.
