美国将率先应用3D打印风电叶片

 日前,美国初创公司Orbital Composites通过3D打印机和机器人直接在风电场现场制造风电叶片。3D打印技术正在悄然改变风电行业。

 

与传统的手动工艺相比,3D打印叶片的生产速度快得多。整套生产装置可以搬进集装箱,灵活地运输到风电场。

 

成本方面,经初步测算最多可降低25%。此外,还可以通过增大压片尺寸获得更大的成本效益。该项目计划对塔架和其他风机部件也进行3D打印。

此外,Gulf Wind Technology 公司2021年以来一直在制造风机叶片,作为美国唯一的独立风机技术解决方案提供商,其密西西比州工厂拥有一支专业技术团队。最近,该公司宣布与3D打印公司Stratasys合作,将增材制造技术引入风机叶片制造领域。

 

样件采用Somos Perform Reflect材料生产,具有高强度、高刚度和耐温性。此外,3D打印技术使工程师们能够更快地测试叶片的形状和设计,从而最大限度地提高风能效率。

 

他们还计划与美国能源部合作,开发用于3D打印的电缆机器人,从而实现风机的现场制造。Orbital Composites 表示,该工艺可以显著扩大风力发电的规模。

今年早些时候宣布,橡树岭国家实验室(ORNL)与UMaine和 Orbital Composites共同开展一个由能源部资助的400 万美元的项目,使用Orbital的集装箱式3D打印机器人对风机叶片组件进行现场打印。Orbital Composites证明其移动机器人平台可以提高25%以上的劳动力。新叶片交货时间缩短50%以上。

 

此外,GE业务部门和LM也曾于2021年与美国能源部合作开展一个项目,旨在设计和制造3D打印风机叶片的叶尖,主要围绕低成本热塑性复合材料进行。该项目为期25个月、耗资670万美元。

 

无独有偶,2021年1月,美国缅因大学先进结构和复合材料中心也曾宣布,正在参与一个由美国能源部资助的280万美元项目,用于开发一种快速、低成本的增材制造解决方案,用于制造大型、分段式风机叶片模具。该项目的合作伙伴包括ORNL、TPI、西门子歌美飒、Ingersoll Machine Tools和Tecmer PM。

 

接下来的两年里,UMaine及其合作伙伴将3D打印的17米长的模段,用于生产120米长的风机叶片。他们还将开发配套的模具连接技术。模具将在UMaine的大幅面3D打印机上生产,该打印机每小时可打印150磅材料。ORNL还提供专门的3D打印加热元件,这些元件将被一并沉积到模具中,用于表面温度控制。

该计划的目标是使用3D打印技术来加快叶片的上市时间,并降低新叶片的开发成本,目标是缩短六个月、降低25-50%的成本。

UMaine ASCC的创始执行董事Habib Dagher博士称,项目将开发和使用100%可回收的生物基热塑性聚合物,并采用木纤维增强。据说新型复合材料在不影响产品力学性能的前提下,成本较碳纤维增强AS热塑性复合材料降低。