berita

Pencetakan 3D bilah termoplastik memungkinkan pengelasan termal dan meningkatkan daur ulang, menawarkan potensi untuk mengurangi berat dan biaya blade turbin setidaknya 10%, dan waktu siklus produksi sebesar 15%.

Sebuah tim peneliti Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (NREL, Golden, Colorado, AS), yang dipimpin oleh insinyur teknologi angin senior NREL Derek Berry, terus memajukan teknik baru mereka untuk memproduksi bilah turbin angin yang canggih oleh lanjutan oleh wind turbin lanjutan oleh canggih lanjutan oleh canggih wind Turbine Blades lewatmelanjutkan kombinasi merekatermoplastik yang dapat didaur ulang dan manufaktur aditif (AM). Kemajuan dimungkinkan oleh pendanaan dari Kantor Manufaktur Lanjutan Departemen Energi AS-penghargaan yang dirancang untuk merangsang inovasi teknologi, meningkatkan produktivitas energi manufaktur AS dan memungkinkan pembuatan produk mutakhir.

Saat ini, sebagian besar bilah turbin angin skala utilitas memiliki desain clamshell yang sama: dua kulit bilah fiberglass terikat bersama dengan perekat dan menggunakan satu atau beberapa komponen pengaku komposit yang disebut jaring geser, sebuah proses yang dioptimalkan untuk efisiensi selama 25 tahun terakhir. Namun, untuk membuat pisau turbin angin lebih ringan, lebih lama, lebih murah dan lebih efisien dalam menangkap energi angin - peningkatan yang penting untuk tujuan memotong emisi gas rumah kaca sebagian dengan meningkatkan produksi energi angin - para peneliti harus sepenuhnya memikirkan kembali kerang konvensional, sesuatu yang ada Fokus utama tim NREL.

Untuk memulai, tim NREL berfokus pada materi matriks resin. Desain saat ini bergantung pada sistem resin termoset seperti epoksi, poliester dan ester vinil, polimer yang, dulu sembuh, tautan silang seperti semak-semak.

"Setelah Anda menghasilkan pisau dengan sistem resin termoset, Anda tidak dapat membalikkan prosesnya," kata Berry. “Itu [juga] membuat pisausulit didaur ulang. "

Bekerja denganInstitute for Advanced Composites Manufacturing Innovation(IACMI, Knoxville, Tenn., US) in NREL's Composites Manufacturing Education and Technology (CoMET) Facility, the multi-institution team developed systems that use thermoplastics, which, unlike thermoset materials, can be heated to separate the original polymers, enabling end Daur ulang -of-life (EOL).

Bagian blade termoplastik juga dapat bergabung dengan menggunakan proses pengelasan termal yang dapat menghilangkan kebutuhan untuk perekat - seringkali bahan berat dan mahal - lebih meningkatkan daur ulang blade.

"Dengan dua komponen blade termoplastik, Anda memiliki kemampuan untuk menyatukannya dan, melalui penerapan panas dan tekanan, bergabunglah dengan mereka," kata Berry. “Anda tidak dapat melakukannya dengan bahan termoset.”

Ke depan, NREL, bersama dengan mitra proyekKomposit TPI(Scottsdale, Ariz., AS), Solusi Teknik Aditif (Akron, Ohio, AS),Peralatan Mesin Ingersoll(Rockford, Ill., AS), Universitas Vanderbilt (Knoxville) dan IACMI, akan mengembangkan struktur inti blade inovatif untuk memungkinkan produksi yang hemat biaya dari kinerja tinggi, bilah yang sangat panjang-lebih dari 100 meter-yang relatif rendah berat.

Dengan menggunakan pencetakan 3D, tim peneliti mengatakan dapat menghasilkan jenis desain yang diperlukan untuk memodernisasi bilah turbin dengan inti struktural berbentuk bersih yang sangat direkayasa dari berbagai kepadatan dan geometri antara kulit struktural blade turbin. Kulit blade akan diresapi menggunakan sistem resin termoplastik.

Jika mereka berhasil, tim akan mengurangi berat dan biaya blade turbin sebesar 10% (atau lebih) dan waktu siklus produksi setidaknya 15%.

SelainPenghargaan Prime Amo FoaUntuk struktur blade turbin angin termoplastik AM, dua proyek subgrant juga akan mengeksplorasi teknik manufaktur turbin angin canggih. Colorado State University (Fort Collins) memimpin proyek yang juga menggunakan pencetakan 3D untuk membuat komposit yang diperkuat serat untuk struktur blade angin internal yang baru, denganOwens Corning(Toledo, Ohio, AS), NREL,Arkema Inc.(Raja Prussa, Pa., AS), dan Vestas Blades America (Brighton, Colo., US) sebagai mitra. Proyek kedua, yang dipimpin oleh GE Research (Niskayuna, NY, US), dijuluki Amerika: pisau rotor aditif dan modular dan perakitan komposit terintegrasi. Bermitra dengan GE Research adalahLaboratorium Nasional Oak Ridge(Ornl, Oak Ridge, Tenn., US), NREL, LM Wind Power (Kolding, Denmark) dan GE Renewable Energy (Paris, Prancis).

Dari: CompositesWorld