uutiset

Termoplastisten siipien 3D-tulostus mahdollistaa lämpöhitsauksen ja parantaa kierrätettävyyttä, mikä tarjoaa mahdollisuuden vähentää turbiinin siipien painoa ja kustannuksia vähintään 10 % ja tuotantosykliaikaa 15 %.

Kansallisen uusiutuvan energian laboratorion (NREL, Golden, Colo., USA) tutkijaryhmä, jota johtaa NRELin vanhempi tuuliteknologian insinööri Derek Berry, jatkaa uusien tekniikoiden kehittämistä kehittyneiden tuuliturbiinien siipien valmistamiseksiedistää niiden yhdistelmääkierrätettävien kestomuovien ja lisäaineiden valmistuksen (AM). Ennakon mahdollisti Yhdysvaltain energiaministeriön Advanced Manufacturing Office -toimiston rahoitus – palkinnot, jotka on suunniteltu edistämään teknologista innovaatiota, parantamaan yhdysvaltalaisen tuotannon energian tuottavuutta ja mahdollistamaan huippuluokan tuotteiden valmistuksen.

Nykyään useimmilla hyötykäyttöön tarkoitetuilla tuuliturbiinien siivillä on sama simpukkarakenne: Kaksi lasikuituterän pintaa liimataan yhteen liimalla, ja niissä käytetään yhtä tai useampaa komposiittijäykistyskomponenttia, jota kutsutaan leikkausrainaksi. Prosessi on optimoitu tehokkuuteen viimeisten 25 vuoden aikana. Kuitenkin, jotta tuuliturbiinien siivet tulisivat kevyemmiksi, pidemmiksi, halvemmiksi ja tehokkaammiksi tuulienergian talteenotossa – parannuksia, jotka ovat kriittisiä kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisen tavoitteen kannalta osittain lisäämällä tuulienergian tuotantoa – tutkijoiden on kuitenkin harkittava perinteistä simpukkaa kokonaan uudelleen. NREL-tiimin pääpaino.

Aluksi NREL-tiimi keskittyy hartsimatriisimateriaaliin. Nykyiset mallit perustuvat lämpökovettuviin hartsijärjestelmiin, kuten epoksiin, polyestereihin ja vinyyliestereihin, polymeereihin, jotka kovettuttuaan silloituvat kuten kovettuneet hartsit.

"Kun valmistat terän, jossa on lämpökovettuva hartsijärjestelmä, et voi kääntää prosessia takaisin", Berry sanoo. "Se [myös] tekee teränvaikea kierrättää.”

TyöskentelyInstitute for Advanced Composites Manufacturing Innovation(IACMI, Knoxville, Tenn., USA) NREL:n Composites Manufacturing Education and Technology (CoMET) -laitoksessa usean laitoksen tiimi kehitti järjestelmiä, joissa käytetään kestomuoveja, jotka, toisin kuin kertamuovia, voidaan lämmittää alkuperäisten polymeerien erottamiseksi, mikä mahdollistaa lopputuloksen. -of-life (EOL) kierrätettävyys.

Termoplastiset teräosat voidaan myös yhdistää lämpöhitsausprosessilla, joka voi poistaa liimojen – usein raskaita ja kalliita materiaaleja – tarpeen, mikä parantaa terän kierrätettävyyttä entisestään.

"Kahden termoplastisen teräkomponentin avulla voit yhdistää ne yhteen ja yhdistää ne lämmön ja paineen avulla", Berry sanoo. "Et voi tehdä sitä lämpökovettuvilla materiaaleilla."

Eteenpäin, NREL yhdessä projektikumppaneiden kanssaTPI-komposiitit(Scottsdale, Ariz., USA), Additive Engineering Solutions (Akron, Ohio, USA),Ingersollin työstökoneet(Rockford, Ill., USA), Vanderbilt University (Knoxville) ja IACMI kehittävät innovatiivisia teräsydänrakenteita mahdollistaakseen kustannustehokkaan tuotannon korkean suorituskyvyn, erittäin pitkiä, reilusti yli 100 metriä pitkiä teriä, jotka ovat suhteellisen matalia. paino.

Käyttämällä 3D-tulostusta tutkimusryhmä sanoo voivansa tuottaa sellaisia ​​malleja, joita tarvitaan turbiinien siipien modernisoimiseksi pitkälle suunnitelluilla, verkon muotoisilla rakenteellisilla ytimillä, joiden tiheydet ja geometriat vaihtelevat turbiinin siipien rakenteellisten kalvojen välillä. Terän kuoret infusoidaan termoplastisella hartsijärjestelmällä.

Jos he onnistuvat, tiimi vähentää turbiinin siipien painoa ja kustannuksia 10 % (tai enemmän) ja tuotantosyklin aikaa vähintään 15 %.

Sen lisäksiensisijainen AMO FOA -palkintoAM termoplastisten tuuliturbiinien siipirakenteiden osalta kahdessa avustushankkeessa tutkitaan myös kehittyneitä tuuliturbiinien valmistustekniikoita. Colorado State University (Fort Collins) johtaa projektia, joka käyttää myös 3D-tulostusta kuituvahvisteisten komposiittien valmistamiseen uusiin sisäisiin tuulensiipirakenteisiin.Owens Corning(Toledo, Ohio, Yhdysvallat), NREL,Arkema Inc.(King of Prussan, Pa., USA) ja Vestas Blades America (Brighton, Colo., USA) kumppaneina. Toinen projekti, jota johtaa GE Research (Niskayuna, NY, USA), on nimeltään AMERICA: Additive and Modular-Enabled Rotor Blades and Integrated Composites Assembly. Yhteistyötä GE Researchin kanssa ovatOak Ridgen kansallinen laboratorio(ORNL, Oak Ridge, Tenn., USA), NREL, LM Wind Power (Kolding, Tanska) ja GE Renewable Energy (Pariisi, Ranska).

Lähde: Compositesworld