nybörjare

3D -utskrift av termoplastiska blad möjliggör termisk svetsning och förbättrar återvinningsbarheten, vilket erbjuder potentialen att minska turbinbladets vikt och kostnad med minst 10%och produktionscykeltid med 15%.

Ett team av National Renewable Energy Laboratory (NREL, Golden, Colo., USA) forskare, ledd av NREL Senior Wind Technology Engineer Derek Berry, fortsätter att främja sina nya tekniker för att tillverka avancerad vindkraftverk medfrämja deras kombinationav återvinningsbar termoplast och tillsatsstillverkning (AM). Förskottet möjliggjordes genom finansiering från US Department of Energy's Advanced Manufacturing Office-priser utformade för att stimulera teknikinnovation, förbättra energiproduktiviteten för USA: s tillverkning och möjliggöra tillverkning av banbrytande produkter.

Idag har de flesta vindkraftverk med verktygsskala samma musslor design: Två glasfiberbladskinn är bundna tillsammans med lim och använder en eller flera sammansatta styvningskomponenter som kallas skjuvbanor, en process optimerad för effektivitet under de senaste 25 åren. Men för att göra vindkraftverk lättare, längre, billigare och mer effektiva för att fånga vindkraft - förbättringar avgörande för målet att minska utsläppen av växthusgaser delvis genom att öka vindkraftsproduktionen - måste forskare helt ompröva det konventionella musslan, något som är NREL -teamets primära fokus.

Till att starta fokuserar NREL -teamet på hartsmatrismaterialet. Nuvarande konstruktioner förlitar sig på termosethartssystem som epoxier, polyestrar och vinylestrar, polymerer som, en gång botade, tvärbindning som brambles.

"När du har producerat ett blad med ett termosethartssystem kan du inte vända processen," säger Berry. ”Det [också] gör bladetsvårt att återvinna. ”

Arbetar medInstitute for Advanced Composites Manufacturing Innovation(Iacmi, Knoxville, Tenn., USA) I NREL: s Composites Manufacturing Education and Technology (COMET) Facility utvecklade multiinstitutionsteamet system som använder termoplast, som, till skillnad från termosetmaterial, kan upphettas för att separera de ursprungliga polymererna, vilket möjliggör slut på slutet av slutet. -Of-Life (EOL) återvinningsbarhet.

Termoplastiska bladdelar kan också förenas med hjälp av en termisk svetsprocess som kan eliminera behovet av lim - ofta tunga och dyra material - vilket ytterligare förbättrar bladåtervinningsbarheten.

"Med två termoplastiska bladkomponenter har du förmågan att förena dem och genom applicering av värme och tryck, gå med dem," säger Berry. "Du kan inte göra det med termosetmaterial."

Att gå framåt, NREL, tillsammans med projektpartnersTPI -kompositer(Scottsdale, Ariz., USA), Additive Engineering Solutions (Akron, Ohio, USA),Ingersoll Machine Tools(Rockford, Ill., USA), Vanderbilt University (Knoxville) och IACMI, kommer att utveckla innovativa bladkärnstrukturer för att möjliggöra en kostnadseffektiv produktion av högpresterande, mycket långa blad-väl över 100 meter långa-som är relativt låga vikt.

Genom att använda 3D-utskrift säger forskarteamet att det kan producera de typer av mönster som behövs för att modernisera turbinblad med mycket konstruerade, nätformade strukturella kärnor med olika täthet och geometrier mellan de strukturella skinnen på turbinbladet. Bladskinnet kommer att infunderas med ett termoplastiskt hartsystem.

Om de lyckas kommer teamet att minska turbinbladets vikt och kostnad med 10% (eller mer) och produktionscykeltid med minst 15%.

FörutomPrime Amo Foa AwardFör AM -termoplastiska vindkraftverkstrukturer kommer två subgrantprojekt också att undersöka avancerade vindkraftverkstillverkningstekniker. Colorado State University (Fort Collins) leder ett projekt som också använder 3D-utskrift för att göra fiberförstärkta kompositer för nya interna vindbladstrukturer, medOwens Corning(Toledo, Ohio, USA), nrel,Arkema Inc.(King of Prusa, Pa., USA) och Vestas Blades America (Brighton, Colo., USA) som partners. Det andra projektet, ledd av GE Research (Niskayuna, NY, USA), kallas Amerika: tillsats- och modulära aktiverade rotorblad och integrerade kompositmontering. Samarbete med GE -forskning ärOak Ridge National Laboratory(Ornl, Oak Ridge, Tenn., USA), NREL, LM vindkraft (Kolding, Danmark) och GE förnybar energi (Paris, Frankrike).

Från: Compositesworld