La impressió 3D de pales termoplàstiques permet la soldadura tèrmica i millora la reciclabilitat, oferint el potencial de reduir el pes i el cost de les pales de la turbina en almenys un 10% i el temps del cicle de producció en un 15%.
Un equip d'investigadors del National Renewable Energy Laboratory (NREL, Golden, Colo., EUA), dirigit per l'enginyer sènior de tecnologia eòlica de NREL, Derek Berry, segueix avançant en les seves noves tècniques per fabricar pales avançades d'aerogeneradors mitjançantafavorint la seva combinacióde termoplàstics reciclables i fabricació additiva (AM).L'avenç va ser possible gràcies al finançament de l'Oficina de Fabricació Avançada del Departament d'Energia dels EUA: premis dissenyats per estimular la innovació tecnològica, millorar la productivitat energètica de la fabricació dels EUA i permetre la fabricació de productes d'avantguarda.
Avui en dia, la majoria de pales d'aerogeneradors a escala d'utilitat tenen el mateix disseny de closca: dues pells de fulles de fibra de vidre s'uneixen amb adhesiu i utilitzen un o diversos components de rigidització compostos anomenats xarxes de cisalla, un procés optimitzat per a l'eficiència durant els últims 25 anys.Tanmateix, per fer que les pales de les turbines eòliques siguin més lleugeres, més llargues, menys cares i més eficients a l'hora de captar l'energia eòlica, millores crítiques per a l'objectiu de reduir les emissions de gasos d'efecte hivernacle en part augmentant la producció d'energia eòlica, els investigadors han de replantejar completament la closca convencional, quelcom que és l'objectiu principal de l'equip NREL.
Per començar, l'equip de NREL s'està centrant en el material de la matriu de resina.Els dissenys actuals es basen en sistemes de resines termoestables com epoxis, polièsters i vinil èsters, polímers que, un cop curats, s'entrecreuen com esbarzers.
"Un cop produïu una fulla amb un sistema de resina termoestables, no podeu revertir el procés", diu Berry."Això [també] fa la fulladifícil de reciclar.”
Treballant amb elInstitut d'Innovació en la Fabricació de Composites Avançats(IACMI, Knoxville, Tenn., EUA) a la instal·lació d'educació i tecnologia de fabricació de composites (CoMET) de NREL, l'equip de diverses institucions va desenvolupar sistemes que utilitzen termoplàstics, que, a diferència dels materials termoestables, es poden escalfar per separar els polímers originals, permetent el final reciclabilitat de la vida útil (EOL).
Les peces de fulla termoplàstiques també es poden unir mitjançant un procés de soldadura tèrmica que podria eliminar la necessitat d'adhesius, sovint materials pesats i costosos, millorant encara més el reciclatge de la fulla.
"Amb dos components de fulles termoplàstiques, teniu la capacitat d'unir-los i, mitjançant l'aplicació de calor i pressió, unir-los", diu Berry."No es pot fer això amb materials termoestables".
Avançar, NREL, juntament amb els socis del projecteTPI Composites(Scottsdale, Arizona, EUA), Additive Engineering Solutions (Akron, Ohio, EUA),Màquines-eina Ingersoll(Rockford, Ill., EUA), la Universitat de Vanderbilt (Knoxville) i l'IACMI, desenvoluparan estructures de nucli de fulles innovadores per permetre la producció rendible de fulles molt llargues i d'alt rendiment (més de 100 metres de longitud) que siguin relativament baixes. pes.
Mitjançant la impressió 3D, l'equip d'investigació diu que pot produir els tipus de dissenys necessaris per modernitzar les pales de la turbina amb nuclis estructurals en forma de xarxa altament dissenyats de diferents densitats i geometries entre les pells estructurals de les pales de la turbina.Les pells de les fulles s'infusionaran mitjançant un sistema de resina termoplàstica.
Si ho aconsegueixen, l'equip reduirà el pes i el cost de les pales de la turbina en un 10% (o més) i el temps del cicle de producció en almenys un 15%.
A més de lapremi principal AMO FOAPer a les estructures de pales de turbines eòliques termoplàstiques AM, dos projectes de subvencions també exploraran tècniques avançades de fabricació d'aerogeneradors.La Universitat Estatal de Colorado (Fort Collins) lidera un projecte que també utilitza la impressió 3D per fer compostos reforçats amb fibra per a noves estructures internes de pales de vent, ambOwens Corning(Toledo, Ohio, EUA), NREL,Arkema Inc.(King of Prussa, Pensilvania, EUA) i Vestas Blades America (Brighton, Colo., EUA) com a socis.El segon projecte, liderat per GE Research (Niskayuna, NY, EUA), s'anomena AMERICA: Additive and Modular-Enabled Rotor Blades and Integrated Composites Assembly.L'associació amb GE Research ésLaboratori Nacional d'Oak Ridge(ORNL, Oak Ridge, Tennessee, EUA), NREL, LM Wind Power (Kolding, Dinamarca) i GE Renewable Energy (París, França).
De: compositesworld
Hora de publicació: 08-nov-2021