novice

3D-tiskanje termoplastičnih lopatic omogoča toplotno varjenje in izboljša možnost recikliranja, kar ponuja možnost zmanjšanja teže in stroškov turbinskih lopatic za najmanj 10 % in časa proizvodnega cikla za 15 %.

Skupina raziskovalcev Nacionalnega laboratorija za obnovljivo energijo (NREL, Golden, Colo., ZDA), ki jo vodi Derek Berry, višji inženir vetrne tehnologije NREL, še naprej izboljšuje svoje nove tehnike za izdelavo naprednih lopatic vetrnih turbin.pospeševanje njihove kombinacijetermoplastov, ki jih je mogoče reciklirati, in aditivne proizvodnje (AM). Napredek je omogočil financiranje Urada za napredno proizvodnjo Ministrstva za energijo ZDA – nagrade, namenjene spodbujanju tehnoloških inovacij, izboljšanju energetske produktivnosti proizvodnje v ZDA in omogočanju proizvodnje najsodobnejših izdelkov.

Danes ima večina lopatic vetrnih turbin v uporabnem obsegu enako školjkasto zasnovo: dve koži lopatic iz steklenih vlaken sta povezani z lepilom in uporabljata eno ali več kompozitnih ojačitvenih komponent, imenovanih strižne mreže, postopek, optimiziran za učinkovitost v zadnjih 25 letih. Da pa bodo lopatice vetrnih turbin lažje, daljše, cenejše in učinkovitejše pri zajemanju vetrne energije – izboljšave so ključnega pomena za cilj zmanjšanja emisij toplogrednih plinov, delno s povečanjem proizvodnje vetrne energije – morajo raziskovalci v celoti premisliti o običajni školjki, nekaj, kar je primarni fokus ekipe NREL.

Za začetek se ekipa NREL osredotoča na material smolne matrice. Trenutne zasnove temeljijo na sistemih duroplastnih smol, kot so epoksidi, poliestri in vinil estri, polimeri, ki se, ko se strdijo, navzkrižno povežejo kot brambovi.

"Ko enkrat izdelate rezilo s sistemom duroplastne smole, postopka ne morete obrniti," pravi Berry. »To [tudi] naredi rezilotežko reciklirati.”

Delo zInštitut za napredne inovacije v proizvodnji kompozitov(IACMI, Knoxville, Tenn., ZDA) v NREL's Composites Manufacturing Education and Technology (CoMET) je ekipa več institucij razvila sisteme, ki uporabljajo termoplaste, ki jih je v nasprotju z duroplastnimi materiali mogoče segreti, da ločijo prvotne polimere, kar omogoča končno -of-life (EOL) možnost recikliranja.

Termoplastične dele rezil je mogoče spojiti tudi s postopkom termičnega varjenja, ki bi lahko odpravil potrebo po lepilih – pogosto težkih in dragih materialih – kar še dodatno poveča možnost recikliranja rezil.

»Z dvema termoplastičnima komponentama rezila ju lahko združite in z uporabo toplote in pritiska združite,« pravi Berry. "Tega ne morete storiti z duroplastnimi materiali."

Naprej, NREL, skupaj s projektnimi partnerjiTPI kompoziti(Scottsdale, Ariz., ZDA), Additive Engineering Solutions (Akron, Ohio, ZDA),Ingersoll Machine Tools(Rockford, Ill., ZDA), Univerza Vanderbilt (Knoxville) in IACMI bodo razvili inovativne jedrne strukture rezil, da bi omogočili stroškovno učinkovito proizvodnjo visoko zmogljivih, zelo dolgih rezil — precej več kot 100 metrov v dolžino — ki so relativno nizka. teža.

Raziskovalna skupina pravi, da lahko z uporabo 3D-tiskanja izdela vrste modelov, ki so potrebni za posodobitev turbinskih lopatic z visoko zgrajenimi, mrežasto oblikovanimi strukturnimi jedri različnih gostot in geometrij med strukturnimi oblogami turbinske lopatice. Kože rezila bodo prepojene s sistemom termoplastične smole.

Če jim bo uspelo, bo ekipa zmanjšala težo in stroške turbinskih lopatic za 10 % (ali več) in čas proizvodnega cikla za najmanj 15 %.

Poleg tegaglavna nagrada AMO FOAza AM termoplastične strukture lopatic vetrnih turbin bosta dva subgrantna projekta raziskala tudi napredne tehnike izdelave vetrnih turbin. Državna univerza Colorado (Fort Collins) vodi projekt, ki uporablja tudi 3D-tiskanje za izdelavo kompozitov, ojačanih z vlakni, za nove strukture notranjih vetrnih lopatic, zOwens Corning(Toledo, Ohio, ZDA), NREL,Arkema Inc.(King of Prussa, Pa., ZDA) in Vestas Blades America (Brighton, Colo., ZDA) kot partnerja. Drugi projekt, ki ga vodi GE Research (Niskayuna, NY, ZDA), se imenuje AMERICA: Additive and Modular-Enabled Rotor Blades and Integrated Composite Assembly. Partnerstvo z GE Research jeNacionalni laboratorij Oak Ridge(ORNL, Oak Ridge, Tenn., ZDA), NREL, LM Wind Power (Kolding, Danska) in GE Renewable Energy (Pariz, Francija).

Od: compositesworld