Roboter unter der Wasserlinie: Fraunhofer IGP erforscht ROV-Reparatur von Beschichtungen

Auf der 15. Zukunftskonferenz Wind & Maritim in Rostock (5.–6. Mai 2026) präsentierte das Fraunhofer IGP etwas, das wir auf leise Art bemerkenswert finden: einen Roboterarm, der einen Subsea Bristle Blaster® unter Wasser über beschichteten Stahl führt – als Vorbereitungsstufe eines geplanten ROV-gestützten Reparaturverfahrens für Beschichtungen an Offshore-Strukturen. Dieser Artikel fasst die Forschung zusammen; die vollständige Präsentation von M.Sc. Julia Schubert (Fraunhofer IGP) ist als PDF verfügbar (auf Deutsch).

Das Problem: kleine Schäden, tiefes Wasser

Der Korrosionsschutz von Offshore-Strukturen steht und fällt mit einer intakten Beschichtung. Transport, Installation und Betrieb verursachen örtliche Schäden, und gerade in der Unterwasser- und Spritzwasserzone wiegen Schäden am schwersten und ist der Zugang am teuersten: hohe Korrosionsraten, kurze Zeitfenster für Taucher, hohe Kosten und ein erhöhtes Sicherheitsrisiko. Die Inspektion ist bereits auf ROVs übergegangen; die Reparatur bislang nicht. Das Ausmaß des Reparaturproblems in der Offshore-Windenergie behandelt auch unsere Zusammenfassung der RepaKORR-Studie zu Reparaturbeschichtungen.

Der Laborversuchsstand

Der Versuchsaufbau des Fraunhofer IGP kombiniert einen Roboterarm UR10e von Universal Robots mit dem Subsea Bristle Blaster® und einer MontiPower®-Hochdruckpumpe (HPCT 250-21) und arbeitet an Platten von 500 × 500 mm, die mit einem realistischen Offshore-System beschichtet sind: zwei Epoxidschichten plus eine PU-Deckschicht, insgesamt rund 1.200 µm. Der Roboter variiert, was sonst ein Bediener tun würde: Arbeitsabstand des Werkzeugs (48 und 50 mm), Anzahl der Überläufe (6, 10 und 18), Vorschubgeschwindigkeit (39 mm/s) und Bahnabstand (2,5 mm), auf behandelten Feldern von etwa 60 × 60 mm. So wird Arbeitstechnik zu messbaren Prozessparametern.

Die Messergebnisse

• Vorbereitung: Das Borstenwerkzeug entfernte das Beschichtungssystem unter Wasser und raute den Stahl auf; die Rauheit (Rz) wurde mit dem Tastschnittverfahren nachgewiesen. In den vorgestellten Parametersätzen stieg Rz mit der Zahl der Überläufe und dem kürzeren Arbeitsabstand, blieb aber im Bereich einiger zehn Mikrometer und damit unter dem Rauheitsprofil von 65–85 µm Rz, das das Werkzeug an Luft typischerweise erzeugt. Dies zu optimieren ist Teil der laufenden Arbeiten.
• Reparaturbeschichtung: Eine Unterwasser-Reparaturbeschichtung wurde unter Wasser in zwei Schichten aufgebracht (693 ± 72 µm).
• Haftung: Die Abreißfestigkeit (ISO 4624) wurde an drei Positionen gemessen: 5,7 ± 1,4 MPa, 6,5 ± 2,6 MPa und 13,5 ± 1,3 MPa. Die Streuung zeigt einen Prozess, der noch abgestimmt wird; die beste Position zeigt, was gut vorbereiteter Stahl unter Wasser erreichen kann.

Vom Labor aufs Meer

Ein ROV-Prototyp mit Applikationswerkzeug existiert, und ein erster Feldversuch mit Pinselauftrag der Beschichtung ist in der Warnow gelaufen. Erklärtes Ziel ist ein kombiniertes ROV-Verfahren, das Entschichtung, Oberflächenvorbereitung und Reparaturbeschichtung an Offshore-Strukturen abdeckt; weitere Optimierungen und systematische Parameterstudien am Laborversuchsstand laufen. Dies setzt frühere Forschung zum Bristle Blasting für den Unterwasser-Korrosionsschutz fort, die auf unserer Seite zur Studie zur Unterwasservorbereitung von 2016 zusammengefasst ist, sowie die Entwicklung des wassergetriebenen Subsea-Werkzeugs, das 2019 erstmals als neues hydraulisches Unterwassergerät von MontiPower vorgestellt wurde.

Warum wir das teilen

Weil es unabhängige Forschung ist: Fraunhofer hat die Messungen durchgeführt und die positionsabhängige Streuung zusammen mit dem besten Wert berichtet. So sollten Aussagen zur Oberflächenvorbereitung belegt werden. Zudem zeigt es, wohin sich dieses Feld entwickelt. Robotergestützte Vorbereitung ist über Wasser mit den Prepper®-Systemen und der Aeroblaster®-Drohne bereits Realität; unterhalb der Wasserlinie ist der nächste Schritt. Zu aktuellen Unterwasseranwendungen siehe Subsea-Vorbereitung und Wind- & erneuerbare Energien.

Häufig gestellte Fragen

Können Beschichtungsreparaturen an Offshore-Strukturen unter Wasser von Robotern ausgeführt werden?

Genau das entwickelt das Fraunhofer IGP: ein ROV-gestütztes Verfahren, das die beschädigte Oberfläche unter Wasser mit einem Subsea Bristle Blaster® vorbereitet und die Reparaturbeschichtung im selben Einsatz aufbringt. Es soll Tauchereinsätze ersetzen, die wetterabhängig, teuer und risikoreicher sind. Bislang befindet sich die Arbeit im Stadium von Laborversuchen und ersten Feldversuchen.

Welche Ergebnisse hat die Fraunhofer-Forschung zur Unterwasserreparatur bisher gezeigt?

In Laborversuchen an Platten mit rund 1.200 µm Epoxid/PU-Beschichtung entfernte ein robotergeführter Subsea Bristle Blaster® die Beschichtung und raute den Stahl unter Wasser auf. Die unter Wasser aufgebrachte Reparaturbeschichtung erreichte an drei Positionen Abreißfestigkeiten von 5,7, 6,5 und 13,5 MPa (ISO 4624). Ein erster Feldversuch mit Pinselauftrag fand in der Warnow statt.

Warum ist die Unterwasser-Beschichtungsreparatur für die Offshore-Windenergie wichtig?

Der Korrosionsschutz von Offshore-Strukturen hängt von intakten Beschichtungen ab, und die Unterwasser- und Spritzwasserzone sind die schadensanfälligsten und am schwersten zugänglichen Bereiche. Inspektionen laufen bereits per ROV, doch für Reparaturen werden meist noch Taucher benötigt. Diese Lücke zu schließen würde die Reaktionszeiten verkürzen und dazu beitragen, die Nutzungsdauer von Offshore-Strukturen zu verlängern.