zprávy

3D tisk termoplastových lopatek umožňuje tepelné svařování a zlepšuje recyklovatelnost, nabízí potenciál ke snížení hmotnosti a nákladů turbínových lopatek nejméně o 10 % a doby výrobního cyklu o 15 %.

Tým výzkumných pracovníků National Renewable Energy Laboratory (NREL, Golden, Colo., USA) vedený seniorním inženýrem větrné technologie NREL Derekem Berrym pokračuje ve vývoji svých nových technik pro výrobu pokročilých lopatek větrných turbín.podporovat jejich kombinacirecyklovatelných termoplastů a aditivní výroby (AM). Pokrok byl umožněn díky financování z Advanced Manufacturing Office ministerstva energetiky USA – ocenění určené ke stimulaci technologických inovací, zlepšení energetické produktivity výroby v USA a umožnění výroby špičkových produktů.

Dnes má většina lopatek větrných turbín v užitkovém měřítku stejný véčkový design: Dva pláště lopatek ze skelných vláken jsou spojeny dohromady lepidlem a používají jednu nebo několik kompozitních výztužných komponent nazývaných smykové pásy, což je proces optimalizovaný pro účinnost za posledních 25 let. Aby však lopatky větrných turbín byly lehčí, delší, levnější a efektivnější při zachycování větrné energie – což je zásadní zlepšení pro cíl snížit emise skleníkových plynů částečně zvýšením produkce větrné energie – musí výzkumníci zcela přehodnotit konvenční véčko, něco, co je primární zaměření týmu NREL.

Nejprve se tým NREL zaměřuje na materiál pryskyřicové matrice. Současné návrhy spoléhají na termosetové pryskyřičné systémy, jako jsou epoxidy, polyestery a vinylestery, tedy polymery, které po vytvrzení zesíťují jako ostružiní.

„Jakmile vyrobíte čepel s termosetovým pryskyřičným systémem, nemůžete proces zvrátit,“ říká Berry. "To [také] dělá čepel."těžko recyklovatelné.“

Práce sInstitut pro inovace ve výrobě pokročilých kompozitů(IACMI, Knoxville, Tenn., USA) v NREL's Composites Manufacturing Education and Technology (CoMET) Facility, multiinstitucionální tým vyvinul systémy, které využívají termoplasty, které lze na rozdíl od termosetů zahřát, aby se oddělily původní polymery, což umožňuje ukončení recyklovatelnost -of-life (EOL).

Termoplastické části čepele lze také spojovat pomocí procesu tepelného svařování, který by mohl eliminovat potřebu lepidel – často těžkých a drahých materiálů – což dále zvyšuje recyklovatelnost čepelí.

„Se dvěma termoplastickými komponenty čepele máte možnost je spojit a působením tepla a tlaku je spojit,“ říká Berry. "To nemůžete udělat s termosetovými materiály."

Vpřed, NREL, spolu s partnery projektuKompozity TPI(Scottsdale, Ariz., USA), Additive Engineering Solutions (Akron, Ohio, USA),Obráběcí stroje Ingersoll(Rockford, Illinois, USA), Vanderbilt University (Knoxville) a IACMI vyvinou inovativní struktury jádra čepelí, které umožní nákladově efektivní výrobu vysoce výkonných, velmi dlouhých čepelí – hodně přes 100 metrů na délku – které jsou relativně nízké. hmotnost.

Pomocí 3D tisku výzkumný tým říká, že dokáže vyrobit druhy návrhů potřebných k modernizaci lopatek turbíny s vysoce navrženými, síťově tvarovanými strukturálními jádry s různou hustotou a geometrií mezi strukturálními povrchy lopatky turbíny. Kůže čepelí budou napuštěny pomocí systému termoplastické pryskyřice.

Pokud uspějí, tým sníží hmotnost a náklady turbínových lopatek o 10 % (nebo více) a dobu výrobního cyklu nejméně o 15 %.

Kromě tohohlavní cena AMO FOApro AM termoplastické konstrukce lopatek větrných turbín budou dva subgrantové projekty také zkoumat pokročilé techniky výroby větrných turbín. Colorado State University (Fort Collins) vede projekt, který také využívá 3D tisk k výrobě kompozitů vyztužených vlákny pro nové vnitřní struktury lopatek větru.Owens Corning(Toledo, Ohio, USA), NREL,Společnost Arkema Inc.(King of Prussa, PA, USA) a Vestas Blades America (Brighton, Colorado, USA) jako partneři. Druhý projekt vedený společností GE Research (Niskayuna, NY, USA) se nazývá AMERICA: Additive and Modular-Enabled Rotor Blades and Integrated Composite Assembly. Partnerství s GE Research jsouNárodní laboratoř Oak Ridge(ORNL, Oak Ridge, Tenn., USA), NREL, LM Wind Power (Kolding, Dánsko) a GE Renewable Energy (Paříž, Francie).

Od: kompozitní svět