noticias

A impresión 3D de láminas termoplásticas permite a soldadura térmica e mellora a reciclabilidade, ofrecendo o potencial de reducir o peso e o custo das palas da turbina polo menos nun 10 % e o tempo do ciclo de produción nun 15 %.

Un equipo de investigadores do Laboratorio Nacional de Enerxías Renovables (NREL, Golden, Colo., EE. UU.), liderado polo enxeñeiro sénior de tecnoloxía eólica de NREL, Derek Berry, continúa avanzando nas súas novas técnicas para fabricar palas avanzadas de turbinas eólicas.favorecendo a súa combinaciónde termoplásticos reciclables e fabricación aditiva (AM). O avance foi posible grazas ao financiamento da Oficina de Fabricación Avanzada do Departamento de Enerxía dos Estados Unidos: premios deseñados para estimular a innovación tecnolóxica, mellorar a produtividade enerxética da fabricación estadounidense e permitir a fabricación de produtos de vangarda.

Hoxe, a maioría das palas de aeroxeradores a escala de utilidade teñen o mesmo deseño de concha: dúas peles de follas de fibra de vidro están unidas con adhesivo e usan un ou varios compoñentes de rixidez compostos chamados redes de cizallamento, un proceso optimizado para a eficiencia nos últimos 25 anos. Non obstante, para que as palas das turbinas eólicas sexan máis lixeiras, máis longas, menos custosas e máis eficientes na captación de enerxía eólica (melloras fundamentais para o obxectivo de reducir as emisións de gases de efecto invernadoiro en parte aumentando a produción de enerxía eólica), os investigadores deben repensar completamente a concha convencional, algo que é foco principal do equipo NREL.

Para comezar, o equipo de NREL está a centrarse no material da matriz de resina. Os deseños actuais dependen de sistemas de resina termoendurecible como epoxi, poliésteres e vinilésteres, polímeros que, unha vez curados, se entrecruzan como zarzas.

"Unha vez que produces unha lámina cun sistema de resina termoestable, non podes reverter o proceso", di Berry. "Iso [tamén] fai a láminadifícil de reciclar”.

Traballando coInstituto de Innovación en Fabricación Avanzada de Composites(IACMI, Knoxville, Tennessee, EE. UU.) na instalación de educación e tecnoloxía de fabricación de compostos (CoMET) de NREL, o equipo de varias institucións desenvolveu sistemas que usan termoplásticos, que, a diferenza dos materiais termoestables, poden quentarse para separar os polímeros orixinais, permitindo reciclabilidade da vida útil (EOL).

As pezas de láminas termoplásticas tamén se poden unir mediante un proceso de soldadura térmica que podería eliminar a necesidade de adhesivos, moitas veces materiais pesados ​​e caros, mellorando aínda máis a reciclabilidade da lámina.

"Con dous compoñentes de láminas termoplásticas, tes a capacidade de xuntalos e, mediante a aplicación de calor e presión, unílos", di Berry. "Non podes facelo con materiais termoestables".

Avanzando, NREL, xunto cos socios do proxectoComposites TPI(Scottsdale, Arizona, EUA), Additive Engineering Solutions (Akron, Ohio, EUA),Máquinas Ferramentas Ingersoll(Rockford, Illinois, EUA), a Universidade de Vanderbilt (Knoxville) e o IACMI, desenvolverán estruturas de núcleo de láminas innovadoras para permitir a produción rendible de láminas moi longas e de alto rendemento, de máis de 100 metros de lonxitude, que sexan relativamente baixas. peso.

Ao usar a impresión 3D, o equipo de investigación di que pode producir os tipos de deseños necesarios para modernizar as palas de turbina con núcleos estruturais en forma de rede de alta enxeñaría de diferentes densidades e xeometrías entre as peles estruturais das palas da turbina. As peles das láminas infundiranse mediante un sistema de resina termoplástica.

Se teñen éxito, o equipo reducirá o peso e o custo das palas da turbina nun 10% (ou máis) e o tempo do ciclo de produción en polo menos un 15%.

Ademais dopremio principal AMO FOApara as estruturas de palas de aeroxeradores termoplásticos AM, dous proxectos de subvencións tamén explorarán técnicas avanzadas de fabricación de aeroxeradores. A Universidade Estatal de Colorado (Fort Collins) está a liderar un proxecto que tamén utiliza a impresión 3D para fabricar compostos reforzados con fibra para novas estruturas de palas eólicas internas.Owens Corning(Toledo, Ohio, EUA), NREL,Arkema Inc.(King of Prussa, Pa., EE. UU.) e Vestas Blades America (Brighton, Colo., EE. UU.) como socios. O segundo proxecto, liderado por GE Research (Niskayuna, NY, EE. UU.), chámase AMÉRICA: Asas de rotor habilitadas para aditivos e modulares e ensamblaxe de compostos integrados. As asociacións con GE Research sonLaboratorio Nacional de Oak Ridge(ORNL, Oak Ridge, Tennessee, EE. UU.), NREL, LM Wind Power (Kolding, Dinamarca) e GE Renewable Energy (París, Francia).

De: compositesworld