美国的研究人员。国家可再生能源实验室（NREL）开发了一种制造风力涡轮机叶片的新方法，可提高其性能和寿命末期的可回收性。
该团队没有用普通热固性树脂制作刀片，而是设计了一种独特的3D打印装置，使用热塑性塑料对刀片进行3D打印，之后可以加热以回收其原始聚合物以供再次使用。将他们的方法付诸实践，工程师们已经成功地制造了一个13米的原型，并且在未来，他们相信这一过程可以为制造商带来成本和速度收益。
“革新”叶片设计
目前，许多实用规模的风力涡轮机叶片具有类似的翻盖式设计，其中两个玻璃纤维“表皮”用粘合剂粘结在一起，并使用剪切腹板加强。然而，这些大尺寸零件往往是用热固性树脂生产的，如环氧树脂、聚酯和乙烯基酯，一旦固化，不可逆的交联方式，使其塑料不可能重复使用。
NREL项目负责人Derek Berry解释说:“一旦使用热固性树脂系统生产刀片，就无法逆转整个过程。”“这使得叶片难以回收利用。”更重要的是，根据NREL本身的说法，这一过程可能在过去的25年里为了提高效率而进行了调整，但它实际上几乎没有改变，因此涡轮机的建造方式并不符合其可持续发展的形象。
鉴于这一点，今年早些时候，拜登总统设定了一个雄心勃勃的发展目标将美国温室气体排放量减少一半到2030年，并强调“绿色能源技术”对实现这一目标至关重要，NREL的研究人员现在已经确定需要进行一次“彻底改变风力涡轮机叶片制造方式”的改造。
NREL彗星的撞击
为了使刀片生产更具循环性，贝瑞和他的团队与NREL的同事一起开始了一个项目复合材料制造教育与技术或“彗星”设施。该综合体于2017年开业，专门推进风力、水力和复合材料技术的研发，为用户提供3D打印工具、复合材料混合设备和原型工具。
就贝瑞的项目而言，该项目由美国能源部先进制造办公室，他和他的团队成功地开发了一种能够处理可回收热塑性塑料的系统。然后，这些可以用来打印更多的圆形刀片，这些刀片可以通过热焊接连接到其他零件上，这一过程消除了对通常有毒且昂贵的粘合剂的需要。
通过从传统制造方法转向3D打印，多学科团队还能够生产出更先进的刀片，刀片具有高度工程化的网状结构，其“皮肤”之间具有不同的密度和几何结构，其本身可以使用热塑性树脂系统进行灌注。
“使用两个热塑性刀片组件，您可以将它们组合在一起，并通过施加热量和压力将它们连接起来。热固性材料无法做到这一点。”
利用他们的新装置，Berry和他的团队已经能够在NREL的CoMET设施中建造一个13米高的热塑性塑料原型，充分利用了这些3D打印相关的好处。
与合作伙伴合作TPI复合材料,添加剂工程解决方案,Ingersoll机床,范德比尔特大学和先进复合材料制造创新研究所研究人员相信，在未来，在开发长度达100米的轻量化部件的同时，涡轮叶片的重量和成本可以降低10%，交付周期可以减少15%。
此外，当NREL的研究在今年早些时候获得资助时，它得到了两个次级赠款项目的支持，这两个项目也在调查3D打印的涡轮叶片潜力。虽然科罗拉多州立大学目前正在研究纤维增强复合材料，以创造新的内部叶片结构，通用电气研究正在开发一个全尺寸3D打印叶尖用于结构测试。
AM增强清洁能源
随着世界开始转向海上能源解决方案以应对全球气候危机，大量研究正在投入到风力涡轮机自身的环保制造中。工程师麦吉尔大学和瑞尔森大学已开发出一种将风力涡轮机叶片废料转化为废物的方法新型三维可打印PLA，能够屈服于纤维增强零件。
今年早些时候缅因大学还获得了280万美元的联邦资金，以支持其开发一种生态友好型涡轮叶片模具3D打印的过程。与NREL团队的项目一样，UMaine的研究也得到了英格索兰机床的支持，它的研究更多地集中在生物原料的使用上，有了生物原料，制造大型零件的成本可能会减半。
同时在德国，夫琅和费IGCV和体素喷射已着手推进3D打印风力涡轮机叶片的规模，而不是专注于改善其圆度。为了实现这一目标，这两个组织正在进行一项合作“推进铸造细胞”它能够生产出铸造零件所需的模具通用电气Haliade-X涡轮，每个重量可达60吨。
要了解最新的3D打印新闻，请不要忘记订阅3D打印行业通讯或者继续跟随我们啁啾或者点赞我们的页面脸谱网.
要深入了解添加剂制造，您现在可以订阅我们的雷电竞充值Youtube频道，以3D打印的讨论、简报和镜头为特色。
您是否正在寻找添加剂制造业的工作？参观雷电竞充值3D打印作业行业中的角色选择。
特色图片显示了NREL研究人员13米热塑性刀片原型的一部分。通过Ryan Beach拍摄，NREL。
