vijesti

3D štampanje termoplastičnih lopatica omogućava termičko zavarivanje i poboljšava mogućnost recikliranja, nudeći potencijal za smanjenje težine i troškova lopatica turbine za najmanje 10%, a vreme proizvodnog ciklusa za 15%.

Tim istraživača Nacionalne laboratorije za obnovljivu energiju (NREL, Golden, Colo., SAD), predvođen višim inženjerom tehnologije vjetra NREL-a Derekom Berryjem, nastavlja da unapređuje svoje nove tehnike za proizvodnju naprednih lopatica vjetroturbina dounapređujući njihovu kombinacijutermoplastike koja se može reciklirati i proizvodnje aditiva (AM). Napredak je omogućen financiranjem Ureda za naprednu proizvodnju Ministarstva energetike SAD-a — nagrade osmišljene da stimulišu tehnološke inovacije, poboljšaju energetsku produktivnost američke proizvodnje i omoguće proizvodnju vrhunskih proizvoda.

Danas, većina lopatica vjetroturbina u primjeni ima isti dizajn na preklop: dvije opne lopatice od stakloplastike su spojene zajedno ljepilom i koriste jednu ili nekoliko kompozitnih komponenti za ukrućenje koje se nazivaju smicajne mreže, proces optimiziran za efikasnost u posljednjih 25 godina. Međutim, kako bi lopatice vjetroturbine bile lakše, duže, jeftinije i efikasnije u hvatanju energije vjetra – poboljšanja koja su kritična za cilj smanjenja emisija stakleničkih plinova dijelom povećanjem proizvodnje energije vjetra – istraživači moraju u potpunosti preispitati konvencionalnu školjku na preklop, nešto što je primarni fokus NREL tima.

Za početak, NREL tim se fokusira na materijal matrice smole. Trenutni dizajni se oslanjaju na sisteme termoreaktivne smole kao što su epoksidi, poliesteri i vinil esteri, polimeri koji se, kada se očvrsnu, unakrste povezuju poput bradavica.

„Kada jednom proizvedete oštricu sa sistemom termoreaktivne smole, ne možete obrnuti proces“, kaže Berry. „To [takođe] čini oštricuteško reciklirati.”

Rad saInstitut za napredne inovacije u proizvodnji kompozita(IACMI, Knoxville, Tenn., SAD) u NREL-ovom postrojenju za obrazovanje i tehnologiju proizvodnje kompozita (CoMET), tim sa više institucija razvio je sisteme koji koriste termoplaste, koji se, za razliku od termoreaktivnih materijala, mogu zagrijati kako bi se odvojili originalni polimeri, što je omogućilo kraj mogućnost recikliranja životnog vijeka (EOL).

Termoplastični dijelovi sečiva se također mogu spojiti pomoću procesa termičkog zavarivanja koji bi mogao eliminirati potrebu za ljepilima - često teškim i skupim materijalima - što dodatno poboljšava recikliranje oštrice.

“Sa dvije termoplastične komponente oštrice, imate mogućnost da ih spojite i, primjenom topline i pritiska, spojite ih,” kaže Berry. “To ne možete učiniti s termoreaktivnim materijalima.”

Idemo naprijed, NREL, zajedno sa projektnim partnerimaTPI Composites(Scottsdale, Arizona, SAD), Aditive Engineering Solutions (Akron, Ohajo, SAD),Ingersoll Machine Tools(Rockford, Ill., SAD), Univerzitet Vanderbilt (Knoxville) i IACMI, će razviti inovativne strukture jezgra sečiva kako bi omogućile ekonomičnu proizvodnju visokih performansi, veoma dugih noževa — dužine preko 100 metara — koje su relativno niske težina.

Koristeći 3D štampanje, istraživački tim kaže da može proizvesti vrste dizajna potrebnih za modernizaciju lopatica turbine sa visoko konstruisanim, mrežastim strukturnim jezgrama različite gustine i geometrije između strukturnih omotača lopatica turbine. Koža sečiva će biti natopljena pomoću sistema termoplastične smole.

Ako uspiju, tim će smanjiti težinu i troškove turbine za 10% (ili više), a vrijeme proizvodnog ciklusa za najmanje 15%.

Pored togaprimarna nagrada AMO FOAza AM termoplastične strukture lopatica vjetroturbina, dva projekta podgranta će također istražiti napredne tehnike proizvodnje vjetroturbina. Državni univerzitet Kolorado (Fort Collins) predvodi projekat koji takođe koristi 3D štampanje za pravljenje kompozita ojačanih vlaknima za nove unutrašnje strukture lopatica vetra, saOwens Corning(Toledo, Ohajo, SAD), NREL,Arkema Inc.(King of Prussa, Pa., SAD) i Vestas Blades America (Brighton, Colo., SAD) kao partneri. Drugi projekat, koji vodi GE Research (Niskayuna, NY, SAD), nosi naziv AMERICA: aditivne i modularno omogućene lopatice rotora i integrisani sklop kompozita. Partnerstvo sa GE Research jeOak Ridge National Laboratory(ORNL, Oak Ridge, Tenn., SAD), NREL, LM Wind Power (Kolding, Danska) i GE Renewable Energy (Pariz, Francuska).

Od: compositesworld