hír

A hőre lágyuló lapátok 3D nyomtatása lehetővé teszi a hőhegesztést és javítja az újrahasznosíthatóságot, ami lehetőséget kínál a turbinalapátok tömegének és költségének legalább 10%-os csökkentésére, valamint a gyártási ciklusidő 15%-os csökkentésére.

A Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium (NREL, Golden, Colo., USA) kutatócsoport Derek Berry, az NREL vezető széltechnológiai mérnöke vezetésével folytatja új technikáinak fejlesztését a fejlett szélturbinák lapátjainak gyártására.ezek kombinációjának előmozdításaújrahasznosítható hőre lágyuló műanyagok és adalékanyagok gyártása (AM). Az előrelépést az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Advanced Manufacturing Office finanszírozása tette lehetővé – a díjak célja a technológiai innováció ösztönzése, az amerikai gyártás energiatermelékenységének javítása és a legmodernebb termékek gyártásának lehetővé tétele.

Manapság a legtöbb közüzemi méretű szélturbina lapátja ugyanolyan kagyló kialakítású: két üvegszálas lapátréteget ragasztóanyaggal ragasztanak össze, és egy vagy több kompozit merevítő alkatrészt használnak, amelyeket nyírószalagnak neveznek, ez a folyamat az elmúlt 25 év hatékonyságára optimalizált. Ahhoz azonban, hogy a szélturbinák lapátjait könnyebbé, hosszabbá, olcsóbbá és hatékonyabbá tegyék a szélenergia rögzítésében – ami kritikus fontosságú az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentése érdekében, részben a szélenergia-termelés növelésével – a kutatóknak teljesen újra kell gondolniuk a hagyományos kagylót, ami az NREL csapatának elsődleges célja.

Kezdetben az NREL csapata a gyanta mátrix anyagára összpontosít. A jelenlegi tervek olyan hőre keményedő gyantarendszereken alapulnak, mint az epoxik, poliészterek és vinil-észterek, olyan polimerek, amelyek kikeményedésük után keresztkötésekké válnak, mint a bokor.

"Ha egyszer előállít egy pengét hőre keményedő gyantarendszerrel, nem fordíthatja meg a folyamatot" - mondja Berry. „Ez [is] teszi a pengétnehéz újrahasznosítani.”

Együttműködés aInstitute for Advanced Composites Manufacturing Innovation(IACMI, Knoxville, Tenn., Amerikai Egyesült Államok) az NREL kompozitgyártási oktatási és technológiai (CoMET) létesítményében a több intézményt tömörítő csapat hőre lágyuló műanyagokat használó rendszereket fejlesztett ki, amelyek a hőre keményedő anyagoktól eltérően hevíthetők az eredeti polimerek szétválasztására, lehetővé téve a végterméket. -of-life (EOL) újrahasznosíthatóság.

A hőre lágyuló pengerészeket hőhegesztési eljárással is össze lehet kötni, ami megszünteti a ragasztók – gyakran nehéz és drága anyagok – szükségességét, ami tovább javítja a penge újrahasznosíthatóságát.

„A két hőre lágyuló pengekomponens segítségével összehozhatja őket, és hő és nyomás alkalmazásával összeillesztheti őket” – mondja Berry. – Ezt nem lehet hőre keményedő anyagokkal megtenni.

Tovább haladva, az NREL a projektpartnerekkel együttTPI kompozitok(Scottsdale, Ariz., USA), Additive Engineering Solutions (Akron, Ohio, USA),Ingersoll szerszámgépek(Rockford, Ill., USA), a Vanderbilt Egyetem (Knoxville) és az IACMI innovatív pengemag-struktúrákat fejlesztenek ki, amelyek lehetővé teszik a nagy teljesítményű, nagyon hosszú – jóval 100 méternél hosszabb – pengék költséghatékony gyártását, amelyek viszonylag alacsonyak. súly.

A 3D nyomtatás használatával a kutatócsoport azt állítja, hogy a turbinalapátok korszerűsítéséhez szükséges tervezési típusokat a turbinalapátok szerkezeti héjai között különböző sűrűségű és geometriájú, magasan megtervezett, háló alakú szerkezeti magokkal lehet előállítani. A pengehéjakat hőre lágyuló gyantarendszerrel infundáljuk.

Ha sikerrel járnak, a csapat 10%-kal (vagy többel) csökkenti a turbinalapátok tömegét és költségeit, valamint legalább 15%-kal csökkenti a gyártási ciklus idejét.

Amellett, hogy aelső számú AMO FOA díjAz AM hőre lágyuló szélturbina lapátszerkezetei esetében két alprogramban részt vevő projekt a szélturbinák fejlett gyártási technikáit is feltárja. A Colorado State University (Fort Collins) egy olyan projektet vezet, amely 3D nyomtatást is használ szálerősítésű kompozitok előállítására új belső széllapát-szerkezetekhez.Owens Corning(Toledo, Ohio, USA), NREL,Arkema Inc.(King of Prussa, Pa., USA) és Vestas Blades America (Brighton, Colo., USA) partnerként. A GE Research (Niskayuna, NY, USA) által vezetett második projekt az AMERICA: Additive and Modular-Enabled Rotor Blades and Integrated Composites Assembly nevet kapta. A GE Research-szel partneri viszonyban állOak Ridge Nemzeti Laboratórium(ORNL, Oak Ridge, Tenn., USA), NREL, LM Wind Power (Kolding, Dánia) és GE Renewable Energy (Párizs, Franciaország).

Feladó: kompozitvilág