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La stampa 3D di lame termoplastiche consente la saldatura termica e migliora la riciclabilità, offrendo il potenziale per ridurre il peso e il costo della lama della turbina di almeno il 10%e il tempo del ciclo di produzione del 15%.

Un team di National Renewable Energy Laboratory (NREL, Golden, Colo.promuovendo la loro combinazionedi termoplastici riciclabili e produzione additiva (AM). L'avanzamento è stato reso possibile mediante finanziamenti dall'ufficio di produzione avanzata del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti-premi progettati per stimolare l'innovazione tecnologica, migliorare la produttività energetica della produzione statunitense e consentire la produzione di prodotti all'avanguardia.

Oggi, la maggior parte delle pale a turbina eolica su scala di utilità hanno lo stesso design a conchiglia: due pelli di lama in fibra di vetro sono legate insieme all'adesivo e utilizzano uno o più componenti di irrigidimento composito chiamati Webs di taglio, un processo ottimizzato per l'efficienza negli ultimi 25 anni. Tuttavia, per rendere le lame di turbine eoliche più leggere, più lunghe, meno costose e più efficienti nel catturare l'energia eolica - miglioramenti critici per l'obiettivo di tagliare in parte le emissioni di gas serra aumentando la produzione di energia eolica - i ricercatori devono ripensare del tutto il conchiglia convenzionale, qualcosa che è che è qualcosa che è che è qualcosa che è che è che è qualcosa che è che è che è qualcosa che è che lo è L'obiettivo principale del team NREL.

Per iniziare, il team NREL si sta concentrando sul materiale della matrice di resina. I progetti attuali si basano su sistemi di resina termoset come epossidici, poliesteri ed esteri vinilici, polimeri che, una volta curati, reticolanti come rovi.

"Una volta che si produce una lama con un sistema di resina termoset, non è possibile invertire il processo", afferma Berry. “Questo [anche] fa la lamadifficile da riciclare. "

Lavorare con ilInstitute for Advanced Composites Manufacturing Innovation(IACMI, Knoxville, Tennessee, USA) Nella struttura per l'istruzione e la tecnologia (cometa) di Nrel Composites Education and Technology), il team multi-istituzione ha sviluppato sistemi che utilizzano termoplastici, che, a differenza dei materiali termoset, possono essere riscaldati per separare i polimeri originali, abilitando la fine della fine -Fof-Life (EOL) Riciclabilità.

Le parti della lama termoplastica possono anche essere unite utilizzando un processo di saldatura termica che potrebbe eliminare la necessità di adesivi - spesso materiali pesanti e costosi - migliorando ulteriormente la riciclabilità della lama.

"Con due componenti della lama termoplastica, hai la possibilità di riunirli e, attraverso l'applicazione di calore e pressione, unisciti a loro", afferma Berry. "Non puoi farlo con materiali termoset."

Andando avanti, NREL, insieme ai partner del progettoCompositi TPI(Scottsdale, Ariz., USA), soluzioni di ingegneria additiva (Akron, Ohio, USA),Ingersoll Machine Tools(Rockford, Illinois, USA), Vanderbilt University (Knoxville) e IACMI, svilupperanno strutture innovative di base per la lama per consentire la produzione in termini di costi di pale ad alte prestazioni e molto lunghe-ben oltre 100 metri di lunghezza-che sono relativamente basse peso.

Usando la stampa 3D, il team di ricerca afferma che può produrre i tipi di design necessari per modernizzare le lame di turbine con nuclei strutturali altamente ingegnerizzati e a forma di rete di diverse densità e geometrie tra le pelli strutturali della lama della turbina. Le pelli di lama saranno infuse usando un sistema di resina termoplastica.

Se ci riescono, il team ridurrà il peso della lama della turbina e il costo del 10% (o più) e il tempo di ciclo di produzione di almeno il 15%.

Oltre alPremio Prime Amo FoaPer le strutture di lama a turbina eolica termo -vento, due progetti di sottogruppo esploreranno anche tecniche di produzione avanzate di turbine eoliche. La Colorado State University (Fort Collins) sta guidando un progetto che utilizza anche la stampa 3D per realizzare compositi rinforzati in fibra per nuove strutture di lama del vento interno, conOwens Corning(Toledo, Ohio, USA), nrel,Arkema Inc.(Re di Prussa, Pennsylvania, USA) e Vestas Blades America (Brighton, Colo., USA) come partner. Il secondo progetto, guidato da GE Research (Niskayuna, NY, US), è soprannominato America: pale del rotore additivo e modulare e assemblaggio di compositi integrati. La collaborazione con GE Research lo sonoOak Ridge National Laboratory(ORNL, Oak Ridge, Tenn., USA), NREL, LM Wind Power (Kolding, Danimarca) e Energia rinnovabile GE (Parigi, Francia).

Da: CompositesWorld