Mae argraffu 3D o lafnau thermoplastig yn galluogi weldio thermol ac yn gwella ailgylchadwyedd, gan gynnig y potensial i leihau pwysau a chost llafn tyrbin o leiaf 10%, ac amser beicio cynhyrchu 15%.
Mae tîm o ymchwilwyr Labordy Ynni Adnewyddadwy Cenedlaethol (NREL, Golden, Colo., Yr UD), dan arweiniad Peiriannydd Technoleg Gwynt Uwch NREL, Derek Berry, yn parhau i ddatblygu eu technegau newydd i gynhyrchu llafnau tyrbin gwynt uwch ganhyrwyddo eu cyfuniado thermoplastigion ailgylchadwy a gweithgynhyrchu ychwanegion (AC). Gwnaethpwyd y blaenswm yn bosibl trwy gyllid gan Swyddfa Gweithgynhyrchu Uwch Adran Ynni'r UD-gwobrau wedi'u cynllunio i ysgogi arloesedd technoleg, gwella cynhyrchiant ynni gweithgynhyrchu'r UD a galluogi gweithgynhyrchu cynhyrchion blaengar.
Heddiw, mae gan y mwyafrif o lafnau tyrbinau gwynt ar raddfa cyfleustodau yr un dyluniad clamshell: mae dau grwyn llafn gwydr ffibr yn cael eu bondio ynghyd â glud ac yn defnyddio un neu sawl cydran stiffenio 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 rhatach ac yn fwy effeithlon wrth ddal ynni gwynt - gwelliannau sy'n hanfodol i'r nod o dorri allyriadau nwyon tŷ gwydr yn rhann 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 epocsi, polyesters ac esterau finyl, polymerau sydd, ar ôl eu gwella, yn croes-gyswllt fel mieri.
“Ar ôl i chi gynhyrchu llafn gyda system resin thermoset, ni allwch wyrdroi’r broses,” meddai Berry. “Mae hynny [hefyd] yn gwneud y llafnanodd ei ailgylchu. ”
Gweithio gyda'rSefydliad Arloesi Gweithgynhyrchu Cyfansoddion Uwch(IACMI, KNOXVILLE, Tenn., UD) Yng nghyfleuster Addysg a Thechnoleg Gweithgynhyrchu Cyfansoddion NREL (COMET), datblygodd y tîm aml-sefydliad systemau sy'n defnyddio thermoplastigion, y gellir, yn wahanol i ddeunyddiau thermoset, gael eu cynhesu i wahanu'r polymerau gwreiddiol, gan alluogi diwedd cymryd ailgylchadwyedd -of-bywyd (EOL).
Gellir ymuno â rhannau llafn thermoplastig hefyd gan ddefnyddio proses weldio thermol a allai ddileu'r angen am ludyddion - deunyddiau trwm a drud yn aml - sy'n gwella 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, ymunwch â nhw,” meddai Berry. “Ni allwch wneud hynny gyda deunyddiau thermoset.”
Wrth symud ymlaen, NREL, ynghyd â phartneriaid prosiectCyfansoddion TPI(Scottsdale, Ariz., UD), Datrysiadau Peirianneg Ychwanegol (Akron, Ohio, UD),Offer Peiriant Ingersoll(Rockford, Ill., UD), Prifysgol Vanderbilt (Knoxville) ac IACMI, bydd yn datblygu strwythurau craidd llafn arloesol i alluogi cynhyrchu cost-effeithlon o lafnau perfformiad uchel, hir iawn-ymhell dros 100 metr o hyd-sy'n gymharol isel pwysau.
Trwy ddefnyddio argraffu 3D, dywed y tîm ymchwil y gall gynhyrchu'r mathau o ddyluniadau sydd eu hangen i foderneiddio llafnau tyrbin gyda chreiddiau strwythurol siâp net hynod beirianyddol o ddwyseddau a geometregau 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 beicio cynhyrchu o leiaf 15%.
Yn ychwanegol at yGwobr PRIME AMO FOAAr gyfer strwythurau llafn tyrbin gwynt thermoplastig AC, bydd dau brosiect israddol hefyd yn archwilio technegau gweithgynhyrchu tyrbinau gwynt datblygedig. Mae Prifysgol Talaith Colorado (Fort Collins) yn arwain prosiect sydd hefyd yn defnyddio argraffu 3D i wneud cyfansoddion wedi'u atgyfnerthu â ffibr ar gyfer strwythurau llafn gwynt mewnol newydd, gydaOwens Corning(Toledo, Ohio, UD), NREL,Arkema Inc.(Brenin Prussa, Pa., UD), a Vestas Blades America (Brighton, Colo., UD) fel partneriaid. Mae'r ail brosiect, dan arweiniad GE Research (Niskayuna, NY, UD), yn cael ei alw'n America: llafnau rotor ychwanegyn a modiwlaidd a chynulliad cyfansoddion integredig. Mae partneru ag ymchwil GE ynLabordy Cenedlaethol Oak Ridge(Ornl, Oak Ridge, Tenn., UD), NREL, LM Wind Power (Kolding, Denmarc) a GE Renewable Energy (Paris, Ffrainc).
Oddi wrth: CompositesWorld
Amser Post: NOV-08-2021