vijesti

3D ispis termoplastičnih lopatica omogućuje toplinsko zavarivanje i poboljšava mogućnost recikliranja, nudeći potencijal smanjenja težine i troškova turbinskih lopatica za najmanje 10%, te vremena proizvodnog ciklusa za 15%.

Tim istraživača Nacionalnog laboratorija za obnovljivu energiju (NREL, Golden, Colo., SAD), predvođen višim inženjerom tehnologije vjetra NREL-a Derekom Berryjem, nastavlja unapređivati ​​svoje nove tehnike za proizvodnju naprednih lopatica vjetroturbinaunapređujući njihovu kombinacijutermoplasta koji se mogu reciklirati i aditivne proizvodnje (AM). Napredak je omogućen financiranjem Ureda za naprednu proizvodnju Ministarstva energetike SAD-a — nagrade osmišljene za poticanje tehnoloških inovacija, poboljšanje energetske produktivnosti američke proizvodnje i omogućavanje proizvodnje vrhunskih proizvoda.

Danas, većina lopatica vjetroturbina za vjetroturbine ima isti školjkasti dizajn: dvije površine lopatica od stakloplastike spojene su zajedno ljepilom i koriste jednu ili više kompozitnih komponenti za ukrućenje koje se nazivaju posmične mreže, proces optimiziran za učinkovitost u posljednjih 25 godina. Međutim, kako bi lopatice vjetroturbina bile lakše, duže, jeftinije i učinkovitije u hvatanju energije vjetra — poboljšanja ključna za cilj smanjenja emisija stakleničkih plinova djelomično povećanjem proizvodnje energije vjetra — istraživači moraju u potpunosti preispitati konvencionalnu preklopnu školjku, nešto što je primarni fokus NREL tima.

Za početak, NREL tim se usredotočuje na materijal matrice smole. Trenutačni dizajni oslanjaju se na termoreaktivne sustave smola kao što su epoksidi, poliesteri i vinil esteri, polimeri koji se, nakon što se stvrdnu, umrežuju poput kupine.

"Jednom kada proizvedete oštricu sa sustavom termoreaktivne smole, ne možete obrnuti proces", kaže Berry. “To [također] čini oštricuteško reciklirati.”

Rad sInstitut za napredne inovacije u proizvodnji kompozita(IACMI, Knoxville, Tenn., SAD) u NREL-ovom Zavodu za obrazovanje i tehnologiju proizvodnje kompozita (CoMET), višeinstitucionalni tim razvio je sustave koji koriste termoplaste, koji se, za razliku od duroplastičnih materijala, mogu zagrijavati kako bi se odvojili originalni polimeri, omogućujući kraj životnog vijeka (EOL) mogućnost recikliranja.

Termoplastični dijelovi oštrice također se mogu spojiti pomoću procesa toplinskog zavarivanja koji bi mogao eliminirati potrebu za ljepilima — često teškim i skupim materijalima — dodatno povećavajući mogućnost recikliranja oštrica.

"S dvije termoplastične komponente oštrice, imate mogućnost spojiti ih i, primjenom topline i pritiska, spojiti", kaže Berry. "To ne možete učiniti s duroplastičnim materijalima."

Idemo naprijed, NREL, zajedno s projektnim partnerimaTPI kompoziti(Scottsdale, Ariz., SAD), Additive Engineering Solutions (Akron, Ohio, SAD),Ingersoll Alatni strojevi(Rockford, Ill., SAD), Sveučilište Vanderbilt (Knoxville) i IACMI, razvit će inovativne strukture jezgre lopatica kako bi se omogućila troškovno učinkovita proizvodnja vrlo dugih lopatica visokih performansi — preko 100 metara duljine — koje su relativno niske težina.

Korištenjem 3D ispisa, istraživački tim kaže da može proizvesti vrste dizajna potrebne za modernizaciju turbinskih lopatica s visoko projektiranim strukturalnim jezgrama u obliku mreže različitih gustoća i geometrija između strukturnih obloga lopatica turbine. Kože oštrica će biti natopljene pomoću sustava termoplastične smole.

Ako uspiju, tim će smanjiti težinu i trošak lopatica turbine za 10% (ili više), a vrijeme proizvodnog ciklusa za najmanje 15%.

Osim naglavna nagrada AMO FOAza AM termoplastične strukture lopatica vjetroturbina, dva subgrant projekta također će istražiti napredne tehnike proizvodnje vjetroturbina. Državno sveučilište Colorado (Fort Collins) vodi projekt koji također koristi 3D ispis za izradu kompozita ojačanih vlaknima za nove strukture unutarnjih lopatica vjetra, sOwens Corning(Toledo, Ohio, SAD), NREL,Arkema Inc.(King of Prussa, Pensilvanija, SAD), i Vestas Blades America (Brighton, Kolorado, SAD) kao partneri. Drugi projekt, koji vodi GE Research (Niskayuna, NY, SAD), nazvan je AMERICA: Aditive and Modular-Enabled Rotor Blades and Integrated Composite Assembly. Partnerstvo s GE Research suNacionalni laboratorij Oak Ridge(ORNL, Oak Ridge, Tenn., SAD), NREL, LM Wind Power (Kolding, Danska) i GE Renewable Energy (Pariz, Francuska).

Od: compositesworld