3D-Druck gefertigter Stollen bahnt Energiewende den Weg

Glauben oder wissen: Kann 3D-Druck-Technologie auch in ganz Groß?

Im 3D-Druck gefertigter Stollen bahnt Energiewende den Weg

Um mehr Wasser zur Erzeugung grüner Energie zu speichern, soll beim Kraftwerk Kaprun die Staumauer um 8 m erhöht werden. Die kritischen Größen dabei? Der Überlauf und die bestehende Entlüftung. Der Verbund beauftragt die Universität Innsbruck . Und die holt für den Modellversuch WESTCAM ins Boot.

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Entlastungsstollen wird 3D-gescannt

Anhand der Original-Daten der Stollen- & Felsstruktur rekonstruierte man im 3D-Druck-Verfahren den Stollen in Kunststoff originalgetreu. Die Original-Länge des Stollens beträgt in der Realität ca. 300 Meter. Für den Modellversuch kam eine Kopie in Maßstab von ca. 1:15 zum Einsatz. Im Labor der Universität Innsbruck wurde der Fels-Stollen mit einem ca. 20 Meter langen Kunststoff-Stollen simuliert.

Entlastungsstollen-Elemente in 3D-Druck gefertigt und gefräst

Ist der bestehende Überlauf samt Entlüftung für die geplante Kapazitätserweiterung ausreichend? Muss dieser erweitert werden? Kann der Überlauf die zusätzlichen Wassermassen aufnehmen? Der Modellversuch beantwortet entscheidende Fragen.

Dafür wurden die ersten entscheidenden 60 Meter des Hochwasserentlastungsstollen maßstabsgetreu 1:15 in 3D-Druck bei WESTCAM beauftragt. Das Ergebnis: Ein rund 4 m langer Stollen aus dem 3D-Drucker. Positionen und Halterungen für eine Vielzahl von Sensoren und Messgeräten wurde direkt im 3D Druck positionsgenau berücksichtigt und gleich mitgefertigt. Daran schließen sich dann weitere Stollenelemente an, die aus Plexiglas gefräst und Stück für Stück zusammengesetzt wurden.

3D-Druck-Technologie simuliert Rauheit der Stollenwandung naturgetreu

Ein wichtiger Insight: Je rauer die Oberfläche der Stollenwand ist, desto mehr Reibung entsteht. Das bremst das abfließend strömende Wasser, was wiederum die Leistungsfähigkeit vermindert.

Durch steigende Abrasion wird ebenfalls ein Auswaschen des Stollens befürchtet. Um fundierte Aussagen zu treffen muss die Realität so naturgetreu wie möglich im Modell umgesetzt werden. Zur besseren Kontrolle wurde der Stollen transparent ausgeführt.

Grünes Licht für grüne Energie von WESTCAM

Der Ausbau alternativer Energiequellen stellt Energiewirtschaft, Wissenschaft und Technik vor neue Herausforderungen. Grüne Energie beginnt nicht erst bei der Erzeugung, sondern wie in diesem Projekt bewiesen, bereits in der Planung. Durch digitale Technologien können vor Baubeginn wichtige Entscheidungen ohne große Eingriffe in die Natur bereits im Versuchslabor getroffen werden. Das schont die Umwelt und das Budget. Beim Ausbau der Kraftwerksgruppe Glockner-Kaprun ziehen alle an einem Strang.

Das Resultat: Der Modellversuch wurde gemeinsam erfolgreich realisiert. Die Daten und Analysen des Modellversuchs werden bereits wissenschaftlich ausgewertet und fachlich fundiert begutachtet.

Die Richtung ist klar: Die Energiewende schaffen wir nur gemeinsam.