ziņas

Termoplastisko lāpstiņu 3D drukāšana nodrošina termisko metināšanu un uzlabo otrreizējo pārstrādi, piedāvājot iespēju samazināt turbīnas lāpstiņu svaru un izmaksas par vismaz 10%, kā arī ražošanas cikla laiku par 15%.

Nacionālās atjaunojamās enerģijas laboratorijas (NREL, Golden, Colo., ASV) pētnieku komanda, kuru vada NREL vecākais vēja tehnoloģiju inženieris Dereks Berijs, turpina attīstīt savas jaunās metodes, lai ražotu progresīvas vēja turbīnu lāpstiņas.veicinot to kombinācijupārstrādājamo termoplastu un piedevu ražošanā (AM). Šo progresu padarīja iespējamu finansējums no ASV Enerģētikas departamenta Advanced Manufacturing Office — balvas, kas paredzētas, lai stimulētu tehnoloģiju inovācijas, uzlabotu ASV ražošanas energoražīgumu un nodrošinātu visprogresīvāko produktu ražošanu.

Mūsdienās lielākajai daļai komunālo pakalpojumu mēroga vēja turbīnu lāpstiņu ir tāds pats atvāžamais dizains: divas stiklšķiedras lāpstiņas ir savienotas kopā ar līmi un izmanto vienu vai vairākus kompozītmateriālu stingrības komponentus, ko sauc par bīdes sloksnēm. Šis process ir optimizēts efektivitātei pēdējo 25 gadu laikā. Tomēr, lai padarītu vēja turbīnu lāpstiņas vieglākas, garākas, lētākas un efektīvākas vēja enerģijas uztveršanā — uzlabojumi, kas ir būtiski mērķi siltumnīcefekta gāzu emisiju samazināšanai, daļēji palielinot vēja enerģijas ražošanu —, pētniekiem ir pilnībā jāpārdomā parastā atvāžama, kas ir kaut kas tāds, kas ir NREL komandas galvenā uzmanība.

Vispirms NREL komanda koncentrējas uz sveķu matricas materiālu. Pašreizējās konstrukcijas balstās uz termoreaktīvo sveķu sistēmām, piemēram, epoksīdiem, poliesteriem un vinilesteriem, polimēriem, kas pēc sacietēšanas izveido šķērssavienojumus kā sveķus.

"Kad jūs ražojat asmeni ar termoreaktīvu sveķu sistēmu, jūs nevarat mainīt procesu," saka Berijs. "Tas [arī] veido asmenigrūti pārstrādāt”.

Strādājot arUzlaboto kompozītmateriālu ražošanas inovāciju institūts(IACMI, Noksvila, Tenn., ASV) NREL kompozītmateriālu ražošanas izglītības un tehnoloģiju (CoMET) iekārtā vairāku iestāžu komanda izstrādāja sistēmas, kurās izmanto termoplastu, kuras atšķirībā no termoreaktīvajiem materiāliem var karsēt, lai atdalītu oriģinālos polimērus, tādējādi nodrošinot galu. -of-life (EOL) pārstrādājamība.

Termoplastiskās asmeņu daļas var savienot arī, izmantojot termiskās metināšanas procesu, kas varētu novērst vajadzību pēc līmvielām — bieži vien smagiem un dārgiem materiāliem —, tādējādi vēl vairāk uzlabojot asmeņu pārstrādājamību.

"Izmantojot divus termoplastiskus asmens komponentus, jūs varat tos apvienot un, izmantojot siltumu un spiedienu, savienot tos," saka Berijs. "Jūs to nevarat izdarīt ar termoreaktīviem materiāliem."

Virzoties uz priekšu, NREL kopā ar projekta partneriemTPI kompozīti(Skotsdeila, Ariza, ASV), Additive Engineering Solutions (Akrona, Ohaio, ASV),Ingersolas darbgaldi(Rokforda, Ill., ASV), Vanderbiltas universitāte (Noksvila) un IACMI izstrādās novatoriskas asmeņu serdeņu struktūras, lai nodrošinātu rentablu augstas veiktspējas, ļoti garu asmeņu ražošanu, kuru garums pārsniedz 100 metrus un kas ir salīdzinoši zemi. svaru.

Izmantojot 3D drukāšanu, pētnieku grupa saka, ka tā var radīt tādus dizainus, kas nepieciešami, lai modernizētu turbīnu lāpstiņas ar augsti konstruētiem, tīkla formas strukturāliem serdeņiem ar dažādu blīvumu un ģeometriju starp turbīnas lāpstiņām. Asmeņu apvalki tiks ievadīti, izmantojot termoplastisko sveķu sistēmu.

Ja tas izdosies, komanda samazinās turbīnas lāpstiņu svaru un izmaksas par 10% (vai vairāk) un ražošanas cikla laiku par vismaz 15%.

Papildus tamgalvenā AMO FOA balvaAM termoplastiskām vēja turbīnu lāpstiņu konstrukcijām divos subsīdiju projektos tiks pētītas arī progresīvas vēja turbīnu ražošanas metodes. Kolorādo štata universitāte (Fortkolinsa) vada projektu, kurā tiek izmantota arī 3D drukāšana, lai izgatavotu ar šķiedru pastiprinātus kompozītmateriālus jaunām iekšējām vēja lāpstiņu konstrukcijām.Ouens Kornings(Toledo, Ohaio, ASV), NREL,Arkema Inc.(King of Prussa, Pa., ASV) un Vestas Blades America (Braitona, Kolobr., ASV) kā partneri. Otrais projekts, ko vada GE Research (Niskayuna, NY, ASV), tiek nosaukts AMERIKA: piedevu un modulāri iespējoti rotoru lāpstiņas un integrētā kompozītmateriālu montāža. Sadarbojas ar GE ResearchOuk Ridžas Nacionālā laboratorija(ORNL, Oak Ridge, Tenn., ASV), NREL, LM Wind Power (Koldinga, Dānija) un GE Renewable Energy (Parīze, Francija).

No: Compositesworld