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Der 3D -Druck von thermoplastischen Klingen ermöglicht das Wärmeschweißen und verbessert die Recyclabilität, wodurch das Potenzial zur Reduzierung des Turbinenklingengewichts und der Kosten um mindestens 10%sowie die Produktionszykluszeit um 15%gesenkt wird.

Ein Team von Forschern des National Renewable Energy Laboratory (NREL, Golden, Colorado, Colorado), die vom NREL -Senioren -Windtechnologieingenieur Derek Berry geleitet werdenihre Kombination fördernvon recycelbarem Thermoplastik und additiver Fertigung (AM). Der Fortschritt wurde durch die Finanzierung des Advanced Manufacturing Office des US-amerikanischen Energieministeriums ermöglicht-Auszeichnungen zur Stimulierung der technologischen Innovation, der Verbesserung der Energieproduktivität der US-amerikanischen Fertigung und der Herstellung hochmoderner Produkte.

Heutzutage haben die meisten Windturbinenblätter im Dienstprogramm das gleiche Clamshell-Design: Zwei Glasfaserblattschalen sind mit Klebstoff zusammengeführt und verwenden eine oder mehrere Verbundversteifungskomponenten, die als Schernetze bezeichnet werden. Dies ist in den letzten 25 Jahren für die Effizienz optimiert. Um jedoch die Windkraftanlagen leichter, länger, kostengünstiger und effizienter bei der Erfassung von Windenergie zu machen - Verbesserungen für das Ziel, die Treibhausgasemissionen teilweise durch Steigerung der Windenergieproduktion von entscheidender Der Hauptaugenmerk des NREL -Teams.

Zu Beginn konzentriert sich das NREL -Team auf das Harzmatrixmaterial. Aktuelle Designs stützen sich auf Thermosetharzsysteme wie Epoxid, Polyester und Vinylester, Polymere, die einst mit bromblerischem Verknüpfung geheilt sind.

„Sobald Sie eine Klinge mit einem Thermoset -Harz -System erzeugt haben, können Sie den Prozess nicht umkehren“, sagt Berry. „Das [auch] macht die Klingeschwer zu recyceln. ““

Arbeiten mit demInstitut für fortschrittliche Verbundwerkstoffe herstellen Innovation(IACMI, Knoxville, Tennessee, USA) In der Einrichtung für Komposites-Herstellungsbildung und -Technologie (COMET) von NREL entwickelte das Multi-Institution-Team Systeme, die Thermoplastik verwenden, die im Gegensatz zu Thermosettsmaterialien erhitzt werden können, um die ursprünglichen Polymere zu trennen und das Ende zu verwandeln, und das Ende des Endes zu trennen -OF-Life (EOL) Recyclingabilität.

Thermoplastische Klingenteile können auch mit einem thermischen Schweißprozess verbunden werden, der die Notwendigkeit von Klebstoffen - oft schwere und teure Materialien - beseitigen kann, die die Recyclingfähigkeit der Klingen weiter zu verbessern.

„Mit zwei thermoplastischen Klingenkomponenten können Sie sie zusammenbringen und sich durch die Anwendung von Wärme und Druck anschließen“, sagt Berry. "Das können Sie nicht mit Thermosets."

Nrel in Zukunft zusammen mit ProjektpartnernTPI -Verbundwerkstoffe(Scottsdale, Ariz., USA), Additive Engineering Solutions (Akron, Ohio, USA),Ingersoll -Werkzeugmaschinen(Rockford, Ill., USA), Vanderbilt University (Knoxville) und IACMI werden innovative Blade-Kernstrukturen entwickeln, um die kosteneffiziente Produktion von Hochleistungsstücken und sehr langen Klingen-weit über 100 Meter lang-relativ niedrig zu ermöglichen Gewicht.

Durch die Verwendung des 3D-Drucks kann das Forschungsteam die Art von Designs erstellen, die zur Modernisierung von Turbinenblättern mit hochentwickelten, nettoförmigen Strukturkernen unterschiedlicher Dichten und Geometrien zwischen den strukturellen Häuten der Turbinenklinge erforderlich sind. Die Klingenhäute werden mit einem thermoplastischen Harzsystem infundiert.

Wenn sie erfolgreich sind, verkürzt das Team das Gewicht der Turbinenklingen und die Kosten um 10% (oder mehr) und die Produktionszykluszeit um mindestens 15%.

Zusätzlich zu denPrime Amo Foa AwardFür AM Thermoplastische Windturbinen -Blattstrukturen werden zwei subgrantische Projekte auch fortschrittliche Windturbinenherstellungstechniken untersuchen. Die Colorado State University (Fort Collins) führt ein Projekt anOwens Corning(Toledo, Ohio, USA), Nrel,Arkema Inc.(König von Prussa, Pa., USA) und Vestas Blades America (Brighton, Colorado, USA) als Partner. Das zweite Projekt unter der Leitung von GE Research (Niskayuna, NY, USA) wird Amerika genannt: additive und modular-fähige Rotorblätter und integrierte Verbundwerkstoffe. Die Partnerschaft mit GE -Forschung sindNationales Labor Oak Ridge(Ornl, Oak Ridge, Tenn., USA), NREL, LM Windkraft (Kolding, Dänemark) und GE Renewable Energy (Paris, Frankreich).

Von: compositesworld