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熱可塑性プラスチックブレードの 3D プリントにより熱溶着が可能になり、リサイクル性が向上し、タービンブレードの重量とコストを少なくとも 10% 削減し、生産サイクル時間を 15% 削減できる可能性があります。

国立再生可能エネルギー研究所 (NREL、米国コロラド州ゴールデン) の研究者チームは、NREL の上級風力技術エンジニアであるデレク・ベリー氏が率い、先進的な風力タービンブレードを製造するための新しい技術の進歩を続けています。それらの組み合わせをさらに進めるリサイクル可能な熱可塑性プラスチックと積層造形 (AM) の開発。この進歩は、技術革新を刺激し、米国製造業のエネルギー生産性を向上させ、最先端の製品の製造を可能にすることを目的とした賞である米国エネルギー省の先進製造局からの資金提供によって可能になりました。

現在、ほとんどの実用規模の風力タービンブレードは同じクラムシェル設計を採用しています。2 枚のグラスファイバー製ブレードスキンは接着剤で接着され、シアウェブと呼ばれる 1 つまたは複数の複合補強コンポーネントを使用しています。これは、過去 25 年間にわたって効率を最適化するプロセスです。しかし、風力タービンのブレードをより軽く、より長く、より安価に、風力エネルギーをより効率的に取り込むためには、風力エネルギーの生産量を増やすことによって温室効果ガス排出量を削減するという目標にとって重要な改善であるため、研究者は従来のクラムシェルを完全に再考する必要があります。 NREL チームの主な焦点。

まず、NREL チームは樹脂マトリックス材料に焦点を当てています。現在の設計は、エポキシ、ポリエステル、ビニル エステルなどの熱硬化性樹脂システム、つまり硬化するとイバラのように架橋するポリマーに依存しています。

「熱硬化性樹脂システムでブレードを一度製造すると、そのプロセスを元に戻すことはできません」とベリー氏は言います。 「それは刃も作ります」リサイクルが難しい」

との連携先端複合材料製造革新研究所(IACMI、米国テネシー州ノックスビル) NREL の複合材料製造教育および技術 (CoMET) 施設で、複数の機関のチームが熱可塑性プラスチックを使用するシステムを開発しました。熱可塑性プラスチックは、熱硬化性材料とは異なり、加熱して元のポリマーを分離することができ、最終的な製造を可能にします。 -of-life (EOL) リサイクル可能性。

熱可塑性ブレード部品は、熱溶接プロセスを使用して接合することもできます。これにより、多くの場合重くて高価な材料である接着剤の必要性が排除され、ブレードのリサイクル性がさらに高まります。

「2 つの熱可塑性ブレード コンポーネントを使用すると、熱と圧力を加えて結合することができます」とベリー氏は言います。 「熱硬化性材料ではそれはできません。」

NREL はプロジェクトパートナーとともに前進しますTPI複合材(米国アリゾナ州スコッツデール)、Additive Engineering Solutions (米国オハイオ州アクロン)、インガソール工作機械ヴァンダービルト大学（ノックスビル）、IACMIは、比較的低価格で、長さ100メートルを優に超える高性能の非常に長いブレードのコスト効率の高い生産を可能にする革新的なブレードコア構造を開発する予定です。重さ。

研究チームは、3Dプリンティングを使用することで、タービンブレードの構造外板間の密度や形状が異なる高度に設計された網状の構造コアを備えたタービンブレードを最新化するために必要な種類の設計を作成できると述べている。ブレードスキンは熱可塑性樹脂システムを使用して注入されます。

これが成功すれば、チームはタービンブレードの重量とコストを 10% (またはそれ以上) 削減し、生産サイクル時間を少なくとも 15% 削減することになります。

に加えて、プライムAMO FOA賞AM 熱可塑性風力タービンブレード構造については、2 つの補助プロジェクトも高度な風力タービン製造技術を研究する予定です。コロラド州立大学 (フォート コリンズ) は、3D プリンティングを使用して、新しい内部風力ブレード構造用の繊維強化複合材料を作成するプロジェクトを主導しています。オーエンズ・コーニング(米国オハイオ州トレド)、NREL、アルケマ株式会社(米国ペンシルベニア州キング・オブ・プルッサ)、およびVestas Blades America (米国コロラド州ブライトン)をパートナーとして迎えています。 GE Research (米国ニューヨーク州ニスカユナ) が主導する 2 番目のプロジェクトは、「AMERICA: Additive and Modular-Enabled Rotor Blades and Integrated Composites Assembly」と名付けられています。 GEリサーチとの提携は、オークリッジ国立研究所(ORNL、米国テネシー州オークリッジ)、NREL、LM 風力発電 (デンマーク、コルディング)、および GE Renewable Energy (フランス、パリ)。

投稿者: コンポジットワールド