A impressão 3D das lâminas termoplásticas permite a soldagem térmica e melhora a reciclabilidade, oferecendo o potencial de reduzir o peso e o custo da lâmina da turbina em pelo menos 10%e o tempo do ciclo de produção em 15%.
Uma equipe do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL, Golden, Colorado, EUA), liderada pelo engenheiro sênior de tecnologia eólica da NREL, Derek Berry, continua a avançar suas novas técnicas para fabricar lâminas avançadas de turbinas eólicas porpromovendo a combinação delesde termoplásticos recicláveis e fabricação aditiva (AM). O avanço foi possível com o financiamento do Escritório de Manufatura Avançado do Departamento de Energia dos EUA-prêmios projetados para estimular a inovação tecnológica, melhorar a produtividade energética da fabricação dos EUA e permitir a fabricação de produtos de ponta.
Hoje, a maioria das lâminas de turbinas eólicas em escala de utilidade possui o mesmo design de conchas: duas peles de lâmina de fibra de vidro são ligadas a adesivas e usam um ou vários componentes de endurecimento compostos chamados teias de cisalhamento, um processo otimizado para eficiência nos últimos 25 anos. No entanto, para tornar as lâminas de turbinas eólicas mais leves, mais longas, mais baratas e mais eficientes para capturar energia eólica - melhorias críticas para o objetivo de cortar as emissões de gases de efeito estufa em parte, aumentando a produção de energia eólica - os pesquisadores devem repensar inteiramente a concha convencional, algo que é O foco principal da equipe da NREL.
Para começar, a equipe do NREL está focada no material da matriz de resina. Os projetos de corrente dependem de sistemas de resina termoforme, como epóxias, poliésteres e ésteres de vinil, polímeros que, uma vez curados, reticulam como arbustos.
"Depois de produzir uma lâmina com um sistema de resina termoestiva, você não pode reverter o processo", diz Berry. “Isso [também] faz a lâminadifícil de reciclar. ”
Trabalhando com oInstituto de Compostos Avançados em Innovação em Fabricação(IACMI, KNOXVILLE, Tennessee, EUA) Na instalação de educação e tecnologia da fabricação de compósitos da Nrel (Comet), a equipe de multi-instituição desenvolveu sistemas que usam termoplásticos, que, diferentemente dos materiais termofônicos, podem ser aquecidos para separar os polímeros originais, a extremidade de ativação -Of-Life (EOL) Reciclabilidade.
As peças de lâmina termoplásticas também podem ser unidas usando um processo de soldagem térmica que pode eliminar a necessidade de adesivos - geralmente materiais pesados e caros - aumentando ainda mais a reciclabilidade da lâmina.
"Com dois componentes termoplásticos da lâmina, você tem a capacidade de reuni -los e, através da aplicação de calor e pressão, junte -se a eles", diz Berry. "Você não pode fazer isso com materiais termoestores."
Avançando, Nrel, juntamente com os parceiros do projetoCompósitos TPI(Scottsdale, Arizona, EUA), Soluções de Engenharia Aditiva (Akron, Ohio, EUA),Ingersoll Machine Tools(Rockford, Ill., EUA), Vanderbilt University (Knoxville) e IACMI, desenvolverão estruturas principais inovadoras para permitir a produção econômica de lâminas de alto desempenho e muito longas-com mais de 100 metros de comprimento-que são relativamente baixos peso.
Ao usar a impressão 3D, a equipe de pesquisa diz que pode produzir os tipos de projetos necessários para modernizar as lâminas de turbinas com núcleos estruturais altamente projetados e em forma de rede de densidades e geometrias variadas entre as peles estruturais da lâmina da turbina. As peles da lâmina serão infundidas usando um sistema de resina termoplástica.
Se tiverem sucesso, a equipe reduzirá o peso e o custo da lâmina da turbina em 10% (ou mais) e o tempo do ciclo de produção em pelo menos 15%.
Além doPrêmio Prime Amo FoaPara estruturas de lâminas de turbina eólica termoplásticas AM, dois projetos de subgrantes também explorarão as técnicas avançadas de fabricação de turbinas eólicas. A Universidade Estadual do Colorado (Fort Collins) está liderando um projeto que também usa impressão 3D para fazer compósitos reforçados com fibras para novas estruturas internas de lâmina de vento, comOwens Corning(Toledo, Ohio, nós), nrel,Arkema Inc.(Rei de Prussa, Pensilvânia, EUA) e Vestas Blades America (Brighton, Colorado, EUA) como parceiros. O segundo projeto, liderado pela GE Research (Niskayuna, NY, EUA), é apelidado da América: lâminas de rotor aditivas e habilitadas para modulares e montagem de compósitos integrados. Em parceria com a GE Research sãoLaboratório Nacional de Oak Ridge(Ornl, Oak Ridge, Tennessee, EUA), Nrel, LM Wind Power (Kolding, Dinamarca) e GE Renewable Energy (Paris, França).
De: CompositesWorld
Hora de postagem: Nov-08-2021