用复合材料和3D打印技术制造科技风涡轮结构
【据Windtech网站10月2日报道】由纤维结构制成的风涡轮机舱?一座由复合材料制成的风塔? 刚性结构的金属网状叶片?他们可能离我们并不遥远。风涡轮叶片的结构设计和制造工程师实现空气动力学工程的性能理想化和抑制噪声设计是如今面临的大挑战。前几代制造技术的局限性以及对低成本材料的依赖已经限制了使用梁或剪切网结构类型的可能性。
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随着添加制造业和3D打印技术的快速发展，如同科幻小说构想的复合材料扇叶的性能和结构特性似乎将在未来两年内成为现实。
使用复合材料的背后意义是为了尽量减少重量，同时优化结构的完整性为特定点的桨叶材料密度的变化。例如, 梁、腹板或整个根部都可以用较高负载的高模量的玻璃或碳制成;同时为了节省成本而利用更为传统的E型玻璃外板，并且凭借制造业资本投资建设的基础设施已经完工。
但是随着涡轮机继续推动并保持包络线功率比例以及额定功率密度来提供具有竞争力的产品，转子尺寸必须对应增长到以前对于陆上涡轮机闻所未闻的比例。
Totaro 和研究协会的MKT棱镜?已经被用于分析IEC II和III类风涡轮的转向趋势以及额定功率的增长情况。研究结果表明4 - 4.5MW的陆上转子直径对具备竞争性的II级和III级涡轮机来说需要为135 - 160米。这与当前新一代海洋桨叶相媲美，这些浆叶用大量的碳强化结构构造，其根部直径要求通常比陆上运输极限多出约4.2米。
显然，新一代的技术将将涡轮机推向更高的水平，复合材料的组合将会发挥重要作用。正如ZOLTEK在分析碳与玻璃利弊时所注意到与玻璃桨叶相比可以减轻尤其是桨叶长度远远超过50米临界值的碳桨叶质量。
完成这项研究的挑战之一就是成本，只有长的桨叶(通常是国外的)才能使用碳。如今随着越来越多先进的制造技术如真空辅助树脂传递模塑(VARTM)的出现，较长的陆上桨叶可以更轻易地实现含碳预浸料。
根据IP Prism的分析，目前混合材料和3D打印技术的发展仍处于初级阶段，大多数创新仍处于技术准备水平(TRL)3 - 5的范围内。但这些先进的制造技术将可以对结构、空气动力和减少噪音的特性进行整合。
航空航天领域已经广泛使用复合金属材料很多年了，它代表着一个利用风力科技和风力制造技术的机会，更何况现在成本已经降低到可以被人们接受的水平。
这类技术的快速发展将对未来两年内推出的新产品具有巨大的影响。
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