ştiri

Imprimarea 3D a palelor termoplastice permite sudarea termică și îmbunătățește reciclabilitatea, oferind potențialul de a reduce greutatea și costul palelor turbinei cu cel puțin 10% și timpul ciclului de producție cu 15%.

O echipă de cercetători ai Laboratorului Național de Energie Regenerabilă (NREL, Golden, Colo., SUA), condusă de inginerul senior de tehnologie eoliană NREL, Derek Berry, continuă să-și progreseze tehnicile noi de fabricare a palelor avansate de turbine eoliene prinpromovând combinarea lora materialelor termoplastice reciclabile și a fabricației aditive (AM). Avansul a fost posibil prin finanțare din partea Biroului de producție avansată al Departamentului de Energie al SUA – premii menite să stimuleze inovația tehnologică, să îmbunătățească productivitatea energetică a producției din SUA și să permită fabricarea de produse de ultimă generație.

Astăzi, cele mai multe palete de turbine eoliene la scară de utilitate au același design cu clapetă: două învelișuri din fibră de sticlă sunt lipite împreună cu adeziv și folosesc una sau mai multe componente compozite de rigidizare numite benzi de forfecare, un proces optimizat pentru eficiență în ultimii 25 de ani. Cu toate acestea, pentru a face palele turbinelor eoliene mai ușoare, mai lungi, mai puțin costisitoare și mai eficiente la captarea energiei eoliene - îmbunătățiri esențiale pentru obiectivul de reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră parțial prin creșterea producției de energie eoliană - cercetătorii trebuie să regândească complet clapeta convențională, ceva care este obiectivul principal al echipei NREL.

Pentru început, echipa NREL se concentrează pe materialul matricei de rășină. Modelele actuale se bazează pe sisteme de rășini termosetate, cum ar fi epoxicile, poliesterii și esterii vinilici, polimeri care, odată întăriți, se leagă încrucișate precum mărăcinile.

„Odată ce produceți o lamă cu un sistem de rășină termostabilită, nu puteți inversa procesul”, spune Berry. „Asta [de asemenea] face lamagreu de reciclat.”

Lucrul cuInstitutul pentru Inovare în Producția de Compozite Avansate(IACMI, Knoxville, Tennessee, SUA) în cadrul NREL Composites Manufacturing Education and Technology (CoMET), echipa multi-instituțională a dezvoltat sisteme care utilizează termoplastice, care, spre deosebire de materialele termosetate, pot fi încălzite pentru a separa polimerii originali, permițând sfârșitul reciclabilitate -of-life (EOL).

Părțile termoplastice ale lamei pot fi, de asemenea, îmbinate folosind un proces de sudare termică care ar putea elimina nevoia de adezivi - adesea materiale grele și scumpe - îmbunătățind și mai mult reciclabilitatea lamei.

„Cu două componente termoplastice ale lamei, aveți capacitatea de a le reuni și, prin aplicarea de căldură și presiune, să le uniți”, spune Berry. „Nu poți face asta cu materiale termorigide.”

Mergând înainte, NREL, împreună cu partenerii de proiectCompozite TPI(Scottsdale, Arizona, SUA), Additive Engineering Solutions (Akron, Ohio, SUA),Mașini-unelte Ingersoll(Rockford, Ill., SUA), Universitatea Vanderbilt (Knoxville) și IACMI, vor dezvolta structuri inovatoare de miez de lame pentru a permite producția rentabilă a lamelor de înaltă performanță, foarte lungi - cu mult peste 100 de metri lungime - care sunt relativ mici greutate.

Folosind imprimarea 3D, echipa de cercetare spune că poate produce tipurile de modele necesare pentru a moderniza palele turbinei cu miezuri structurale în formă de plasă, cu densități și geometrii diferite, între straturile structurale ale palelor turbinei. Pieile lamei vor fi infuzate folosind un sistem de rășină termoplastică.

Dacă reușesc, echipa va reduce greutatea palelor turbinei și costul cu 10% (sau mai mult) și timpul ciclului de producție cu cel puțin 15%.

În plus față depremiul prim AMO FOApentru structurile de palete termoplastice ale turbinelor eoliene AM, două proiecte subgrant vor explora, de asemenea, tehnici avansate de fabricare a turbinelor eoliene. Universitatea de Stat din Colorado (Fort Collins) conduce un proiect care folosește, de asemenea, imprimarea 3D pentru a realiza compozite armate cu fibre pentru structuri noi de pale eoliene interne, cuOwens Corning(Toledo, Ohio, SUA), NREL,Arkema Inc.(King of Prussa, Pa., SUA) și Vestas Blades America (Brighton, Colo., SUA) ca parteneri. Al doilea proiect, condus de GE Research (Niskayuna, NY, SUA), este numit AMERICA: Palete de rotor activate cu aditivi și modulare și ansamblu de compozite integrate. Parteneriatul cu GE Research suntLaboratorul Național Oak Ridge(ORNL, Oak Ridge, Tennessee, SUA), NREL, LM Wind Power (Kolding, Danemarca) și GE Renewable Energy (Paris, Franța).

De la: compositesworld