nyheder

3D-printning af termoplastiske vinger muliggør termisk svejsning og forbedrer genanvendeligheden, hvilket giver mulighed for at reducere turbinevingernes vægt og omkostninger med mindst 10 % og produktionscyklustiden med 15 %.

Et team af forskere fra National Renewable Energy Laboratory (NREL, Golden, Colo., USA), ledet af NREL senior vindteknologiingeniør Derek Berry, fortsætter med at fremme deres nye teknikker til fremstilling af avancerede vindmøllevinger ved hjælp affremme deres kombinationaf genanvendelig termoplast og additiv fremstilling (AM). Fremskridtet blev muliggjort af finansiering fra det amerikanske energiministeriums Advanced Manufacturing Office - priser designet til at stimulere teknologisk innovation, forbedre energiproduktiviteten i amerikansk fremstilling og muliggøre fremstilling af banebrydende produkter.

I dag har de fleste vindmøllevinger i brugsskala det samme clamshell-design: To glasfiberblade er bundet sammen med klæbemiddel og bruger en eller flere sammensatte afstivningskomponenter kaldet shear webs, en proces, der er optimeret til effektivitet gennem de sidste 25 år. Men for at gøre vindmøllevingerne lettere, længere, billigere og mere effektive til at opfange vindenergi - forbedringer, der er afgørende for målet om at reducere drivhusgasemissionerne til dels ved at øge vindenergiproduktionen - må forskerne helt genoverveje den konventionelle muslingeskal, noget der er NREL-teamets primære fokus.

Til at starte med fokuserer NREL-teamet på harpiksmatrixmaterialet. Nuværende designs er afhængige af termohærdende harpikssystemer som epoxyer, polyestere og vinylestere, polymerer, der, når de er hærdet, tværbinder som torne.

"Når du først har produceret en klinge med et termohærdende harpikssystem, kan du ikke vende processen," siger Berry. "Det gør [også] klingensvært at genbruge."

Arbejder medInstitut for Avanceret Composites Manufacturing Innovation(IACMI, Knoxville, Tenn., USA) i NREL's Composites Manufacturing Education and Technology (CoMET) Facility udviklede multi-institution-teamet systemer, der bruger termoplast, som i modsætning til termohærdende materialer kan opvarmes for at adskille de originale polymerer, hvilket muliggør enden -of-life (EOL) genanvendelighed.

Termoplastiske klingedele kan også sammenføjes ved hjælp af en termisk svejseproces, der kunne eliminere behovet for klæbemidler - ofte tunge og dyre materialer - hvilket yderligere forbedrer klingens genanvendelighed.

"Med to termoplastiske bladkomponenter har du evnen til at bringe dem sammen og, gennem påføring af varme og tryk, forbinde dem," siger Berry. "Det kan du ikke gøre med termohærdende materialer."

Fremadrettet, NREL, sammen med projektpartnereTPI kompositter(Scottsdale, Ariz., USA), Additive Engineering Solutions (Akron, Ohio, USA),Ingersoll Værktøjsmaskiner(Rockford, Ill., USA), Vanderbilt University (Knoxville) og IACMI, vil udvikle innovative vingekernestrukturer for at muliggøre omkostningseffektiv produktion af højtydende, meget lange knive - langt over 100 meter lange - som er relativt lave vægt.

Ved at bruge 3D-print siger forskerholdet, at det kan producere den slags designs, der er nødvendige for at modernisere turbinevinger med højkonstruerede, netformede strukturelle kerner med varierende tætheder og geometrier mellem de strukturelle skind af turbinevingen. Bladets skind vil blive infunderet ved hjælp af et termoplastisk harpikssystem.

Hvis de lykkes, vil holdet reducere turbinevingernes vægt og omkostninger med 10 % (eller mere) og produktionscyklustiden med mindst 15 %.

Ud overprime AMO FOA-prisfor AM termoplastiske vindmøllevingestrukturer vil to subgrantprojekter også udforske avancerede vindmøllefremstillingsteknikker. Colorado State University (Fort Collins) leder et projekt, der også bruger 3D-print til at lave fiberforstærkede kompositter til nye interne vindvingestrukturer, medOwens Corning(Toledo, Ohio, USA), NREL,Arkema Inc.(King of Prussa, Pa., USA) og Vestas Blades America (Brighton, Colo., USA) som partnere. Det andet projekt, ledet af GE Research (Niskayuna, NY, USA), er døbt AMERICA: Additive and Modular-Enabled Rotor Blades and Integrated Composites Assembly. Partnerskab med GE Research erOak Ridge National Laboratory(ORNL, Oak Ridge, Tenn., USA), NREL, LM Wind Power (Kolding, Danmark) og GE Renewable Energy (Paris, Frankrig).

Fra: compositesworld