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Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und Konzipierung eines 3Dgedruckten Windrades. Das Windrad soll als Ausstellungsstück verwendet werden, damit es als Lehrmodell am Tag der offenen Tür oder bei Messen für die FH Campus Wien präsentiert werden kann. Das Miniaturwindrad soll auch die Möglichkeiten des 3D-Drucks zeigen und weiters eine Darstellung nachhaltiger Energiegewinnung sein. Die Konstruktion folgt zum Großteil den bei Großwindkraftanlagen verwendeten Prinzipien. Jedoch können die Mechanismen aufgrund der Einschränkungen des 3D-Drucks nicht ident übernommen werden. Das „Arbeitspaket 2“ umfasst die Konstruktion des Turms, des Rotationsmechanismus der Rotorblätter (Pitching) und des ansteckbaren Standfußes. In Windkraftanlagen wird das „Pitching“ verwendet, um den Anstellwinkel der Rotorblätter zu verändern. Dies hat den Nutzen, bei wechselnden Windgeschwindigkeiten den optimalen Wirkungsgrad zu erzielen und das Windrad mit der Nennleistung zu betreiben. Weiters kann durch die Neigung der Rotorblätter die Belastung bei zu hohen Windgeschwindigkeiten begrenzt werden. Weitere Anforderungen an die Konstruktion sind, dass der Turm aus mehreren Rohrsegmenten besteht, damit die Transportierbarkeit der Baugruppe gewährleistet wird. Die Gondel soll drehbar auf dem Turm gelagert sein, und deren Drehung durch einen Motor gesteuert werden. Ebenfalls wird eine Hauptwelle konstruiert, die direkt mit der Nabe verbunden ist und von einem Elektromotor angetrieben wird. Einen weiteren Bestandteil des Windrades bilden drei Rotorblätter, die abnehmbar und drehbar auf der Nabe montiert sind. This thesis deals with the development and conception of a 3D printed wind turbine. The wind turbine is to be used as an exhibit, so that it can be presented as a teaching model at open days or trade fairs for the FH Campus Vienna. Furthermore, it showcases the possibilities of additive manufacturing. The "work package 2" includes the construction of the tower, the rotation mechanism of the rotor blades (pitching) and the stand. An additional goal for this project is a simple assembly and disassembly for transportation purposes. Components of full-scale wind turbines have been investigated to obtain an understanding of the mechanisms used. Therefore, the design largely follows the principles used in large-scale wind turbines. However, the mechanisms had to be adapted to the limitations of 3D printing, as the designed parts are to be printed with a common FLM-Machine. This enables anyone with a 3D-printer to manufacture the wind turbine. In the conceptual phase components were constructed with SolidWorks and accordingly constrained in the assembly. After a functional review the parts were further improved to optimize functionality and manufacturability. Crucial parts such as the tower were simulated to validate the firmness. The design intent was chosen accordingly for each part. For example, the pedestals were designed to maximize stiffness and strength. In the end, parts were reviewed in a slicing-software to further confirm printability. By doing so, the parts were once again enhanced to minimize print duration. This project underlines the versatility of 3D printing and showcases the workings of wind turbines. |