навіны

3D-друк тэрмапластычных лопасцей дазваляе вырабляць тэрмічную зварку і паляпшае магчымасць другаснай перапрацоўкі, дазваляючы знізіць вагу і кошт лопасцей турбіны як мінімум на 10%, а час вытворчага цыкла - на 15%.

Каманда даследчыкаў Нацыянальнай лабараторыі аднаўляльных крыніц энергіі (NREL, Голдэн, штат Каларада, ЗША) пад кіраўніцтвам старэйшага інжынера па ветравых тэхналогіях NREL Дэрэка Бэры працягвае ўдасканальваць свае новыя метады вытворчасці ўдасканаленых лопасцей ветраных турбін.далейшае іх спалучэннеперапрацаваных тэрмапластаў і адытыўная вытворчасць (AM). Аванс стаў магчымым дзякуючы фінансаванню Дэпартамента па перадавой вытворчасці Міністэрства энергетыкі ЗША — узнагароды, прызначаныя для стымулявання тэхналагічных інавацый, павышэння энергапрадукцыйнасці вытворчасці ў ЗША і забеспячэння вытворчасці перадавых прадуктаў.

Сёння большасць лопасцей ветраных турбін агульнага карыстання маюць аднолькавую канструкцыю раскладанкі: дзве абалонкі лопасцяў са шкловалакна злучаны паміж сабой клеем і выкарыстоўваюць адзін або некалькі кампазіцыйных кампанентаў жорсткасці, якія называюцца зрухавымі палатнамі, працэс, аптымізаваны для павышэння эфектыўнасці за апошнія 25 гадоў. Тым не менш, каб зрабіць лопасці ветравых турбін лягчэйшымі, даўжэйшымі, менш дарагімі і больш эфектыўнымі пры ўлоўліванні энергіі ветру - паляпшэнне, якое мае вырашальнае значэнне для мэты скарачэння выкідаў парніковых газаў часткова за кошт павелічэння вытворчасці энергіі ветру - даследчыкі павінны цалкам перагледзець звычайную раскладанку, тое, што асноўная ўвага каманды NREL.

Для пачатку каманда NREL засяроджваецца на матэрыяле матрыцы смалы. Сучасныя канструкцыі абапіраюцца на сістэмы тэрмарэактыўнай смалы, такія як эпаксідныя смалы, поліэфіры і вінілавыя эфіры, палімеры, якія пасля зацвярдзення ствараюць папярочныя сувязі, як ажына.

«Як толькі вы вырабіце лязо з сістэмай тэрмарэактыўнай смалы, вы не зможаце павярнуць працэс назад», — кажа Бэры. «Гэта [таксама] робіць лязоцяжка перапрацаваць.”

Працуючы зІнстытут перадавых інавацый у вытворчасці кампазітаў(IACMI, Ноксвіл, штат Тэнэсі, ЗША) у NREL's Composites Manufacturing Education and Technology (CoMET) каманда з некалькіх устаноў распрацавала сістэмы, якія выкарыстоўваюць тэрмапласты, якія, у адрозненне ад тэрмарэактыўных матэрыялаў, можна награваць для аддзялення зыходных палімераў, дазваляючы канец -of-life (EOL) магчымасць перапрацоўкі.

Дэталі ляза з тэрмапластыка таксама можна злучыць з дапамогай працэсу тэрмічнай зваркі, які можа ліквідаваць патрэбу ў клеях - часта цяжкіх і дарагіх матэрыялах - яшчэ больш павялічваючы магчымасць перапрацоўкі ляза.

«Дзякуючы двум тэрмапластычным кампанентам ляза, у вас ёсць магчымасць аб'яднаць іх і з дапамогай прымянення цяпла і ціску злучыць», — кажа Бэры. «Вы не можаце зрабіць гэта з термореактивных матэрыялаў.»

Рухаючыся наперад, NREL разам з партнёрамі па праекцеКампазіты TPI(Скотсдэйл, Арызона, ЗША), Additive Engineering Solutions (Акрон, Агаё, ЗША),Інгерсолл Станкі(Рокфард, штат Ілінойс, ЗША), Універсітэт Вандэрбільта (Ноксвіл) і IACMI распрацуюць інавацыйныя структуры стрыжня ляза, каб дазволіць эканамічна эфектыўнае вытворчасць высокапрадукцыйных, вельмі доўгіх лязоў - больш за 100 метраў у даўжыню - якія адносна нізкія. вага.

Выкарыстоўваючы 3D-друк, даследчая група сцвярджае, што можа ствараць тыпы канструкцый, неабходных для мадэрнізацыі лопасцяў турбіны з высокапраектаванымі структурнымі стрыжнямі ў форме сеткі рознай шчыльнасці і геаметрыі паміж структурнымі абалонкамі лопасці турбіны. Скіры ляза будуць улівацца з дапамогай сістэмы тэрмапластычнай смалы.

Калі ім гэта ўдасца, каманда знізіць вагу і кошт лопасці турбіны на 10% (ці больш), а час вытворчага цыклу - як мінімум на 15%.

У дадатак дагалоўная ўзнагарода AMO FOAдля AM тэрмапластычных лопасцей ветравых турбін, два субгрантавыя праекты таксама будуць вывучаць перадавыя тэхналогіі вытворчасці ветравых турбін. Універсітэт штата Каларада (Форт-Колінз) кіруе праектам, які таксама выкарыстоўвае 3D-друк для вырабу армаваных валокнамі кампазітаў для новых унутраных канструкцый ветраных лопасцей, зОўэнс Корнінг(Таледа, Агаё, ЗША), NREL,Кампанія Arkema Inc.(Кароль Прусы, Пенсільванія, ЗША) і Vestas Blades America (Брайтан, штат Каларада, ЗША) у якасці партнёраў. Другі праект пад кіраўніцтвам GE Research (Ніскаюна, штат Нью-Ёрк, ЗША) атрымаў назву AMERICA: адытыўная і модульная зборка ротарных лопасцей і інтэграваных кампазітаў. Партнёрства з GE ResearchНацыянальная лабараторыя Ок-Рыджа(ORNL, Ок-Рыдж, Тэнэсі, ЗША), NREL, LM Wind Power (Колдынг, Данія) і GE Renewable Energy (Парыж, Францыя).

Ад: compositesworld