اخبار

چاپ سه بعدی تیغه های ترموپلاستیک جوشکاری حرارتی را امکان پذیر می کند و قابلیت بازیافت را بهبود می بخشد و پتانسیل کاهش وزن و هزینه تیغه توربین را حداقل 10 درصد و زمان چرخه تولید را تا 15 درصد ارائه می دهد.

تیمی از محققان آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر (NREL، Golden، Colo.، ایالات متحده)، به رهبری مهندس ارشد فناوری باد NREL، درک بری، به پیشرفت تکنیک های جدید خود برای ساخت پره های توربین بادی پیشرفته ادامه می دهند.ترکیب آنها را بیشتر می کندترموپلاستیک های قابل بازیافت و تولید مواد افزودنی (AM).این پیشرفت با کمک مالی از دفتر تولید پیشرفته وزارت انرژی ایالات متحده امکان پذیر شد - جوایزی که برای تحریک نوآوری در فناوری، بهبود بهره وری انرژی در تولید ایالات متحده و امکان ساخت محصولات پیشرفته طراحی شده اند.

امروزه، بیشتر پره‌های توربین بادی در مقیاس کاربردی، طراحی پوسته‌ای یکسان دارند: دو پوسته تیغه فایبرگلاس با چسب به یکدیگر متصل می‌شوند و از یک یا چند جزء سفت‌کننده مرکب به نام شبکه‌های برشی استفاده می‌کنند، فرآیندی که برای کارایی در 25 سال گذشته بهینه شده است.با این حال، برای اینکه پره‌های توربین‌های بادی سبک‌تر، طولانی‌تر، کم‌هزینه‌تر و کارآمدتر در جذب انرژی باد - بهبودهایی که برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای تا حدی با افزایش تولید انرژی بادی حیاتی است- محققان باید به طور کامل در مورد پوسته تاشوی معمولی تجدید نظر کنند. تمرکز اصلی تیم NREL.

برای شروع، تیم NREL بر روی مواد ماتریس رزین تمرکز دارد.طرح‌های فعلی متکی به سیستم‌های رزین گرماسخت مانند اپوکسی‌ها، پلی استرها و وینیل استرها هستند، پلیمرهایی که پس از پخت، مانند برامبل‌ها به هم متصل می‌شوند.

بری می‌گوید: «وقتی تیغه‌ای با سیستم رزین گرماسخت تولید می‌کنید، نمی‌توانید روند را معکوس کنید.این [همچنین] تیغه را می سازدبازیافت دشوار است"

کار باموسسه نوآوری در ساخت کامپوزیت های پیشرفته(IACMI، ناکسویل، تن، ایالات متحده) در تأسیسات آموزش و فناوری ساخت کامپوزیت NREL (CoMET)، تیم چند مؤسسه ای سیستم هایی را توسعه دادند که از ترموپلاستیک استفاده می کنند، که برخلاف مواد ترموست می توانند برای جداسازی پلیمرهای اصلی گرم شوند و پایان کار را امکان پذیر می کند. قابلیت بازیافت (EOL)

قطعات تیغه های ترموپلاستیک را نیز می توان با استفاده از فرآیند جوشکاری حرارتی به هم متصل کرد که می تواند نیاز به چسب - اغلب مواد سنگین و گران قیمت - را برطرف کند و قابلیت بازیافت تیغه را بیشتر افزایش دهد.

بری می‌گوید: «با دو جزء تیغه‌های ترموپلاستیک، شما این توانایی را دارید که آن‌ها را به هم نزدیک کنید و از طریق اعمال گرما و فشار، آن‌ها را به هم وصل کنید»."شما نمی توانید این کار را با مواد ترموست انجام دهید."

حرکت رو به جلو، NREL، همراه با شرکای پروژهکامپوزیت های TPI(اسکاتزدیل، آریز، ایالات متحده)، راه حل های مهندسی افزودنی (اکرون، اوهایو، ایالات متحده)،ماشین ابزار اینگرسول(راکفورد، ایلی، ایالات متحده)، دانشگاه واندربیلت (ناکسویل) و IACMI، ساختارهای نوآورانه هسته تیغه ای را توسعه خواهند داد تا امکان تولید مقرون به صرفه تیغه های با کارایی بالا و بسیار طولانی - به طول بیش از 100 متر - که نسبتاً کم هستند را فراهم کنند. وزن.

با استفاده از پرینت سه بعدی، تیم تحقیقاتی می‌گوید که می‌تواند انواع طرح‌های مورد نیاز برای مدرن‌سازی پره‌های توربین با هسته‌های ساختاری شبکه‌ای بسیار مهندسی شده با چگالی‌ها و هندسه‌های متفاوت بین پوسته‌های ساختاری پره‌های توربین را تولید کند.پوست تیغه ها با استفاده از یک سیستم رزین ترموپلاستیک تزریق می شود.

اگر موفق شوند، تیم وزن و هزینه توربین را 10% (یا بیشتر) و زمان چرخه تولید را حداقل 15% کاهش خواهد داد.

علاوه برجایزه اصلی AMO FOAبرای ساختارهای تیغه ای توربین بادی ترموپلاستیک AM، دو پروژه زیربنایی همچنین تکنیک های پیشرفته ساخت توربین بادی را بررسی خواهند کرد.دانشگاه ایالتی کلرادو (فورت کالینز) پروژه ای را رهبری می کند که همچنین از چاپ سه بعدی برای ساخت کامپوزیت های تقویت شده با الیاف برای ساختارهای جدید تیغه های باد داخلی استفاده می کند.اونز کورنینگ(تولدو، اوهایو، ایالات متحده)، NREL،Arkema Inc.(پادشاه پروسا، پا.، ایالات متحده)، و وستاس بلیدز آمریکا (برایتون، کولو، ایالات متحده) به عنوان شریک.پروژه دوم که توسط تحقیقات جنرال الکتریک (Niskayuna، NY، ایالات متحده) هدایت می شود، AMERICA: پره های روتور و مونتاژ کامپوزیت های مجتمع با قابلیت افزودنی و مدولار نامیده می شود.همکاری با GE Research هستندآزمایشگاه ملی اوک ریج(ORNL، Oak Ridge، Tenn.، ایالات متحده)، NREL، LM Wind Power (Kolding، دانمارک) و GE انرژی تجدیدپذیر (پاریس، فرانسه).

از: compositesworld