newyddion

Mae argraffu llafnau thermoplastig 3D yn galluogi weldio thermol ac yn gwella'r gallu i'w hailgylchu, gan gynnig y potensial i leihau pwysau a chost llafnau tyrbin o leiaf 10%, ac amser cylch cynhyrchu 15%.

Mae tîm o ymchwilwyr Labordy Ynni Adnewyddadwy Cenedlaethol (NREL, Golden, Colo., UD), dan arweiniad uwch beiriannydd technoleg gwynt NREL, Derek Berry, yn parhau i ddatblygu eu technegau newydd i gynhyrchu llafnau tyrbinau gwynt datblygedig ganhyrwyddo eu cyfuniado thermoplastigion ailgylchadwy a gweithgynhyrchu ychwanegion (AM). Gwnaed y cynnydd yn bosibl trwy gyllid gan Swyddfa Gweithgynhyrchu Uwch Adran Ynni yr UD — gwobrau a gynlluniwyd i ysgogi arloesedd technolegol, gwella cynhyrchiant ynni gweithgynhyrchu yn yr Unol Daleithiau a galluogi gweithgynhyrchu cynhyrchion blaengar.

Heddiw, mae gan y rhan fwyaf o lafnau tyrbinau gwynt ar raddfa ddefnyddioldeb yr un dyluniad cregyn clamshell: Mae dau grwyn llafn gwydr ffibr wedi'u bondio â'i gilydd â glud ac yn defnyddio un neu nifer o gydrannau anystwytho cyfansawdd o'r enw gweoedd cneifio, proses sydd wedi'i optimeiddio ar gyfer effeithlonrwydd dros y 25 mlynedd diwethaf. Fodd bynnag, er mwyn gwneud llafnau tyrbinau gwynt yn ysgafnach, yn hirach, yn llai costus ac yn fwy effeithlon o ran dal ynni gwynt—gwelliannau sy’n hollbwysig i’r nod o dorri allyriadau nwyon tŷ gwydr yn rhannol drwy gynyddu cynhyrchiant ynni gwynt—rhaid i ymchwilwyr ailfeddwl yn llwyr am y cregyn bylchog confensiynol, sef rhywbeth sy’n prif ffocws tîm NREL.

I ddechrau, mae tîm NREL yn canolbwyntio ar y deunydd matrics resin. Mae dyluniadau cyfredol yn dibynnu ar systemau resin thermoset fel epocsiau, polyesters ac esters finyl, polymerau sydd, unwaith wedi gwella, yn croesgysylltu fel mieri.

“Unwaith y byddwch chi'n cynhyrchu llafn gyda system resin thermoset, ni allwch wrthdroi'r broses,” meddai Berry. “Dyna [hefyd] sy’n gwneud y llafnanodd ei ailgylchu.”

Gweithio gyda'rSefydliad Arloesedd Gweithgynhyrchu Cyfansoddion Uwch(IACMI, Knoxville, Tenn., UD) yng Nghyfleuster Addysg a Thechnoleg Gweithgynhyrchu Cyfansoddion (CoMET) NREL, datblygodd y tîm aml-sefydliad systemau sy'n defnyddio thermoplastigion, y gellir eu gwresogi, yn wahanol i ddeunyddiau thermoset, i wahanu'r polymerau gwreiddiol, gan alluogi diwedd. -of-life (EOL) ailgylchadwyedd.

Gellir ymuno â rhannau llafn thermoplastig hefyd gan ddefnyddio proses weldio thermol a allai ddileu'r angen am gludyddion - deunyddiau trwm a drud yn aml - gan wella ailgylchadwyedd llafn ymhellach.

“Gyda dwy gydran llafn thermoplastig, mae gennych y gallu i ddod â nhw at ei gilydd a, thrwy gymhwyso gwres a phwysau, ymuno â nhw,” meddai Berry. “Ni allwch wneud hynny gyda deunyddiau thermoset.”

Wrth symud ymlaen, NREL, ynghyd â phartneriaid prosiectCyfansoddion TPI(Scottsdale, Ariz., UDA), Additive Engineering Solutions (Akron, Ohio, UDA),Offer Peiriant Ingersoll(Rockford, Ill., UD), Prifysgol Vanderbilt (Knoxville) ac IACMI, yn datblygu strwythurau craidd llafn arloesol i alluogi cynhyrchu llafnau hir iawn perfformiad uchel yn gost-effeithiol - ymhell dros 100 metr o hyd - sy'n gymharol isel pwysau.

Trwy ddefnyddio argraffu 3D, mae'r tîm ymchwil yn dweud y gall gynhyrchu'r mathau o ddyluniadau sydd eu hangen i foderneiddio llafnau tyrbin gyda creiddiau strwythurol siâp rhwyd ​​hynod beirianyddol o ddwysedd a geometreg amrywiol rhwng crwyn strwythurol llafn y tyrbin. Bydd y crwyn llafn yn cael eu trwytho gan ddefnyddio system resin thermoplastig.

Os byddant yn llwyddo, bydd y tîm yn lleihau pwysau llafn tyrbin a chost 10% (neu fwy) ac amser cylch cynhyrchu o leiaf 15%.

Yn ychwanegol at yprif wobr FOA AMOar gyfer strwythurau llafn tyrbin gwynt thermoplastig AM, bydd dau brosiect subgrant hefyd yn archwilio technegau gweithgynhyrchu tyrbin gwynt uwch. Mae Prifysgol Talaith Colorado (Fort Collins) yn arwain prosiect sydd hefyd yn defnyddio argraffu 3D i wneud cyfansoddion wedi'u hatgyfnerthu â ffibr ar gyfer strwythurau llafn gwynt mewnol newydd, gydaOwens Corning(Toledo, Ohio, Unol Daleithiau America), NREL,Mae Arkema Inc.(Brenin Prussa, Pa., UDA), a Vestas Blades America (Brighton, Colo., U.S.) fel partneriaid. Mae'r ail brosiect, a arweinir gan GE Research (Niskayuna, NY, UD), yn cael ei alw'n AMERICA: Llafnau Rotor Ychwanegol a Modiwlaidd a Chynulliad Cyfansoddion Integredig. Mewn partneriaeth â GE Research maeLabordy Cenedlaethol Oak Ridge(ORNL, Oak Ridge, Tenn., UD), NREL, LM Wind Power (Kolding, Denmarc) a GE Renewable Energy (Paris, Ffrainc).

Oddi wrth: compositesworld