nuus

3D-druk van termoplastiese lemme maak termiese sweiswerk moontlik en verbeter herwinbaarheid, wat die potensiaal bied om turbinelem se gewig en koste met ten minste 10% te verminder, en produksiesiklustyd met 15%.

'n Span National Renewable Energy Laboratory (NREL, Golden, Colo., VSA) navorsers, gelei deur NREL senior windtegnologie-ingenieur Derek Berry, gaan voort om hul nuwe tegnieke te bevorder om gevorderde windturbinelemme te vervaardig deurom hul kombinasie te bevordervan herwinbare termoplastiek en additiewe vervaardiging (AM). Die vooruitgang is moontlik gemaak deur befondsing van die Amerikaanse Departement van Energie se Gevorderde Vervaardigingskantoor - toekennings wat ontwerp is om tegnologie-innovasie te stimuleer, die energieproduktiwiteit van Amerikaanse vervaardiging te verbeter en die vervaardiging van voorpuntprodukte moontlik te maak.

Vandag het die meeste nutsskaal-windturbinelemme dieselfde clamshell-ontwerp: Twee veselglaslemmevelle word met kleefmiddel aanmekaar gebind en gebruik een of meer saamgestelde verstywingskomponente wat skeerwebbene genoem word, 'n proses wat oor die afgelope 25 jaar vir doeltreffendheid geoptimaliseer is. Om windturbinelemme egter ligter, langer, goedkoper en meer doeltreffend te maak om windenergie op te vang - verbeterings wat krities is vir die doelwit om kweekhuisgasvrystellings deels te verminder deur die produksie van windenergie te verhoog - moet navorsers die konvensionele clamshell heeltemal heroorweeg, iets wat die NREL-span se primêre fokus.

Om mee te begin, fokus die NREL-span op die harsmatriksmateriaal. Huidige ontwerpe maak staat op termohardende harsstelsels soos epoksieë, poliësters en vinielesters, polimere wat, sodra dit genees is, soos braambole kruisbind.

"Sodra jy 'n lem met 'n termoharde harsstelsel vervaardig, kan jy nie die proses omkeer nie," sê Berry. “Dit maak [ook] die lemmoeilik om te herwin.”

Werk met dieInstituut vir Gevorderde Composites Manufacturing Innovation(IACMI, Knoxville, Tenn., VSA) in NREL se Composites Manufacturing Education and Technology (CoMET) Fasiliteit, het die multi-instellingspan stelsels ontwikkel wat termoplastiek gebruik, wat, anders as thermohardende materiale, verhit kan word om die oorspronklike polimere te skei, wat die einde moontlik maak. -van-lewe (EOL) herwinbaarheid.

Termoplastiese lemonderdele kan ook verbind word deur 'n termiese sweisproses te gebruik wat die behoefte aan kleefmiddels kan uitskakel - dikwels swaar en duur materiale - wat lemherwinbaarheid verder verbeter.

"Met twee termoplastiese lemkomponente het jy die vermoë om hulle bymekaar te bring en, deur die toepassing van hitte en druk, by hulle aan te sluit," sê Berry. "Jy kan dit nie met termoharde materiale doen nie."

Om vorentoe te beweeg, NREL, saam met projekvennoteTPI-samestellings(Scottsdale, Arizona, VSA), Additive Engineering Solutions (Akron, Ohio, VSA),Ingersoll Masjiengereedskap(Rockford, Ill., VSA), Vanderbilt Universiteit (Knoxville) en IACMI, sal innoverende lem-kernstrukture ontwikkel om die kostedoeltreffende produksie van hoëprestasie, baie lang lemme - meer as 100 meter lank - wat relatief laag is moontlik te maak. gewig.

Deur 3D-drukwerk te gebruik, sê die navorsingspan dat dit die soort ontwerpe kan produseer wat nodig is om turbinelemme te moderniseer met hoogs gemanipuleerde, netvormige strukturele kerne van verskillende digthede en geometrieë tussen die strukturele velle van die turbinelem. Die lemvelle sal met 'n termoplastiese harsstelsel toegedien word.

As hulle slaag, sal die span turbinelem se gewig en koste met 10% (of meer) verminder en die produksiesiklustyd met minstens 15%.

Benewens dieprima AMO FOA-toekenningvir AM termoplastiese windturbine-lemmestrukture sal twee subsubsidieprojekte ook gevorderde windturbinevervaardigingstegnieke ondersoek. Colorado State University (Fort Collins) lei 'n projek wat ook 3D-drukwerk gebruik om veselversterkte komposiete vir nuwe interne windlemstrukture te maak, metOwens Corning(Toledo, Ohio, VSA), NREL,Arkema Inc.(King of Prussa, Pa., VSA), en Vestas Blades America (Brighton, Colo., VSA) as vennote. Die tweede projek, gelei deur GE Research (Niskayuna, NY, VSA), word AMERIKA genoem: Additive and Modular-Enabled Rotor Blades and Integrated Composites Assembly. Vennootskap met GE Research isOak Ridge Nasionale Laboratorium(ORNL, Oak Ridge, Tenn., VSA), NREL, LM Wind Power (Kolding, Denemarke) en GE Renewable Energy (Parys, Frankryk).

Van: compositesworld