3D-печать лопаток из термопластика обеспечивает термическую сварку и улучшает возможность вторичной переработки, что дает возможность снизить вес и стоимость лопаток турбины как минимум на 10 %, а время производственного цикла — на 15 %.
Команда исследователей Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL, Голден, Колорадо, США) под руководством старшего инженера NREL по ветротехнологиям Дерека Берри продолжает совершенствовать свои новые методы производства передовых лопастей ветряных турбин.содействие их объединениюперерабатываемых термопластов и аддитивного производства (АП). Этот прогресс стал возможен благодаря финансированию Управления передового производства Министерства энергетики США — награды, призванные стимулировать технологические инновации, повысить энергоэффективность производства в США и обеспечить производство передовых продуктов.
Сегодня большинство лопастей ветряных турбин общего назначения имеют одинаковую конструкцию раскладушки: две оболочки лопастей из стекловолокна склеены вместе с помощью клея и используют один или несколько композитных компонентов жесткости, называемых срезными перемычками, - процесс, оптимизированный для повышения эффективности за последние 25 лет. Однако, чтобы сделать лопасти ветряных турбин легче, длиннее, менее дорогими и более эффективными в улавливании энергии ветра — усовершенствования, имеющие решающее значение для достижения цели сокращения выбросов парниковых газов, отчасти за счет увеличения производства энергии ветра — исследователи должны полностью переосмыслить традиционную раскладушку, которая является основная задача команды NREL.
Для начала команда NREL сосредоточилась на материале смоляной матрицы. Современные конструкции основаны на системах термореактивных смол, таких как эпоксидные смолы, полиэфиры и виниловые эфиры, полимерах, которые после отверждения сшиваются, как ежевика.
«Как только вы изготовите лезвие с использованием системы термореактивной смолы, вы не сможете повернуть процесс вспять», — говорит Берри. «Это [также] делает клиноктрудно переработать».
Работая сИнститут инноваций в производстве композитов(IACMI, Ноксвилл, Теннесси, США) в Центре образования и технологий производства композитов (CoMET) NREL, многопрофильная команда разработала системы, в которых используются термопласты, которые, в отличие от термореактивных материалов, можно нагревать для разделения исходных полимеров, что позволяет положить конец возможность вторичной переработки (EOL).
Детали лезвия из термопластика также можно соединить с помощью процесса термической сварки, что может устранить необходимость в клеях — часто тяжелых и дорогих материалах — что еще больше повышает возможность вторичной переработки лезвия.
«Благодаря двум компонентам лезвий из термопластика у вас есть возможность соединить их вместе и соединить их с помощью тепла и давления», — говорит Берри. «Вы не можете сделать это с термореактивными материалами».
Двигаясь вперед, NREL вместе с партнерами по проектуТПИ Композиты(Скоттсдейл, Аризона, США), Additive Engineering Solutions (Акрон, Огайо, США),Станки Ингерсолл(Рокфорд, Иллинойс, США), Университет Вандербильта (Ноксвилл) и IACMI разработают инновационные конструкции сердцевины лопастей, которые позволят экономически эффективно производить высокопроизводительные, очень длинные лопасти (более 100 метров в длину), которые являются относительно низкими. масса.
Исследовательская группа заявляет, что с помощью 3D-печати она может создавать конструкции, необходимые для модернизации лопаток турбины, с высокотехнологичными сетчатыми структурными сердечниками различной плотности и геометрии между структурными оболочками турбинной лопатки. Оболочки лезвий будут залиты с использованием термопластической смолы.
Если им это удастся, команда снизит вес и стоимость лопаток турбины на 10% (или более), а время производственного цикла — как минимум на 15%.
В дополнение кглавная награда AMO FOAДля конструкций лопастей ветровых турбин из термопластика AM в двух субгрантовых проектах также будут изучены передовые технологии производства ветряных турбин. Университет штата Колорадо (Форт-Коллинз) возглавляет проект, в котором также используется 3D-печать для изготовления армированных волокном композитов для новых внутренних конструкций ветровых лопастей.Оуэнс Корнинг(Толедо, Огайо, США), NREL,Аркема Инк.(Король Пруссы, Пенсильвания, США) и Vestas Blades America (Брайтон, Колорадо, США) в качестве партнеров. Второй проект, возглавляемый GE Research (Нискаюна, штат Нью-Йорк, США), получил название «АМЕРИКА: аддитивные и модульные лопасти ротора и интегрированная сборка композитов». Партнерство с GE ResearchОкриджская национальная лаборатория(ORNL, Ок-Ридж, Теннеси, США), NREL, LM Wind Power (Колдинг, Дания) и GE Renewable Energy (Париж, Франция).
Откуда: Compositesworld
Время публикации: 08 ноября 2021 г.