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L'impression 3D des lames thermoplastiques permet le soudage thermique et améliore la recyclabilité, offrant le potentiel de réduire le poids et le coût de la lame de turbine d'au moins 10%, et le temps de cycle de production de 15%.

Une équipe de chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL, Golden, Colorado, États-Unis), dirigée par Derek Berry, de l'ingénieur de la technologie éolienne de NREL, continue de faire avancer leurs nouvelles techniques pour fabriquer des lames éoliennes avancées parFourniture de leur combinaisonde thermoplastiques recyclables et de fabrication additive (AM). L'avance a été rendue possible par le financement du bureau de fabrication avancé du Département américain de l'énergie - des récompenses conçues pour stimuler l'innovation technologique, améliorer la productivité énergétique de la fabrication américaine et permettre la fabrication de produits de pointe.

Aujourd'hui, la plupart des lames d'éoliennes à l'échelle des services publics ont la même conception de coquille: deux peaux à lame en fibre de verre sont liées avec l'adhésif et utilisent un ou plusieurs composants de raidissement composites appelées toiles de cisaillement, un processus optimisé pour l'efficacité au cours des 25 dernières années. Cependant, pour rendre les lames d'éoliennes plus légères, plus longues, moins coûteuses et plus efficaces pour capturer l'énergie éolienne - des améliorations essentielles à l'objectif de réduire en partie les émissions de gaz à effet de serre en augmentant la production d'énergie éolienne - les chercheurs doivent repenser entièrement l'embouchure conventionnelle, quelque chose qui est L'objectif principal de l'équipe NREL.

Pour commencer, l'équipe NREL se concentre sur le matériau de la matrice de résine. Les conceptions actuelles reposent sur des systèmes de résine thermodosenne comme les époxys, les polyesters et les esters en vinyle, les polymères qui, une fois durcis, réticulent comme des ronces.

"Une fois que vous avez produit une lame avec un système de résine thermodosite, vous ne pouvez pas inverser le processus", explique Berry. «Cela [aussi] fait la lameDifficile à recycler. "

Travailler avec leInstitut des composites avancés Innovation Fabrication(IACMI, Knoxville, Tenn., États-Unis) Dans l'installation de l'éducation et de la technologie de la fabrication de composites de NREL (Comet), l'équipe multi-institution a développé des systèmes qui utilisent des thermoplastiques, qui, contrairement aux matériaux thermosés, peuvent être chauffés pour séparer les polymères d'origine, permettant l'extrémité -Of-Life (EOL) Recyclabilité.

Les pièces de lame thermoplastique peuvent également être jointes à l'aide d'un processus de soudage thermique qui pourrait éliminer le besoin d'adhésifs - souvent des matériaux lourds et coûteux - améliorant davantage la recyclabilité de la lame.

«Avec deux composants de lame thermoplastique, vous avez la capacité de les rassembler et, grâce à l'application de la chaleur et de la pression, de les rejoindre», explique Berry. "Vous ne pouvez pas faire cela avec des matériaux thermodurcissables."

Aller de l'avant, NREL, ainsi que les partenaires du projetComposites TPI(Scottsdale, Ariz., États-Unis), Additive Engineering Solutions (Akron, Ohio, États-Unis),Machine-outils Ingersoll(Rockford, Ill., États-Unis), Vanderbilt University (Knoxville) et IACMI, développeront des structures de base de lame innovantes pour permettre la production rentable de lames très longues et très longues - bien plus de 100 mètres - qui sont relativement faibles poids.

En utilisant l'impression 3D, l'équipe de recherche dit qu'elle peut produire les types de conceptions nécessaires pour moderniser les lames de turbine avec des noyaux structurels hautement modifiés en forme de file de densités et de géométries variables entre les peaux structurelles de la lame de turbine. Les peaux de lame seront infusées à l'aide d'un système de résine thermoplastique.

S'ils réussissent, l'équipe réduira le poids de la lame de turbine et coûtera de 10% (ou plus) et le temps du cycle de production d'au moins 15%.

En plus duPrime Amo Foa AwardPour les structures de lame d'éoliennes thermoplastiques AM, deux projets de sous-critères exploreront également des techniques de fabrication avancées d'éoliennes. La Colorado State University (Fort Collins) dirige un projet qui utilise également l'impression 3D pour fabriquer des composites renforcés par les fibres pour de nouvelles structures de lame de vent interne, avecOwens Corning(Toledo, Ohio, États-Unis), Nrel,Arkema Inc.(King of Prussa, Pennsylvanie, États-Unis), et Vestas Blades America (Brighton, Colorado, États-Unis) en tant que partenaires. Le deuxième projet, dirigé par GE Research (Niskayuna, NY, US), est surnommé America: Additive and Modular Rotor lames et Assembly Composites intégré. Le partenariat avec GE Research estLaboratoire national d'Oak Ridge(Ornl, Oak Ridge, Tenn., États-Unis), NREL, LM Wind Power (Kolding, Danemark) et GE Renewable Energy (Paris, France).

De: Compositesworld