Виготовлення лопатей вітрових турбін стане простішим

Американські компанії Wind & Water Power Technologies Office спільно з Advanced Manufacturing Office, Oak Ridge i Sandia National Laboratories створили дослідний консорціум, який зосередився на використанні 3D-принтерів (технології виробництва механічних компонентів) в процесах виробництва нового покоління лопатей для вітряних турбін. Ця ініціатива є частиною проекту, присвяченого підвищенню конкурентоспроможності американських технологій, пов’язаних з відновлюваними джерелами енергії.

Сумарна потужність вітрових електростанцій в США складає більше 66 ГВт – це з 2007 року третє за величиною джерело електроенергії в країні, що охоплює 5% попиту на електроенергію; це найбільш швидко зростаючий сектор поновлюваних джерел енергії в Сполучених Штатах. Для того, щоб забезпечити розвиток галузі розробляються вітряні агрегати нового покоління – це дозволяє забезпечити більше захоплення енергії вітру. У свою чергу таке захоплення призводить до збільшення виробництва електричної енергії. Чим більші лопаті, тим складніше і дорожче їх виробництво, але тут на допомогу приходять сучасні технології і в першу чергу 3D друк. “Це – новий підхід до конструкції лопатей. Для них можуть бути використані складні форми з урахуванням потреб, які не могли бути реалізовані раніше”, –  повідомив Меган МакКлер, один з керуючих проектом.

Програма розвитку орієнтована на спрощення виробництва прес-форм для виготовлення лопатей. В даний час форми виробляються з використанням тривимірної моделі, попередньо виготовляється необхідна форма. Використання 3D друку дозволяє здійснювати пряме виробництво таких форм – це дозволяє значно прискорити виробництво нових лопатей, роблячи виробництво дешевшим і простішим. В даний час використовуваний в проекті 3D-принтер був зроблений в Національній лабораторії Oak Ridge; він здатний друкувати лопаті  розміром більше 25 метрів куб. За допомогою цієї машини ви можете зробити форму через два тижні – велика різниця в порівнянні зі звичайним процесом, який займає близько шести місяців.

В даний час можуть бути отримані полімерні форми довжиною 6 метрів – тобто в 10 разів більші в порівнянні зі звичайними пристроями такого типу. Пропускна здатність сопел друкуючих принтерів також набагато вище, ніж в інших пристроях. Система здатна “видрукувати” більш ніж 16000 сантиметрів куб. в годину, споживаючи 45 кг. полімеру. При розробці системні інженери подбали також про економічну сторону операцій, при виробництві використовується полімер набагато дешевший, ніж зазвичай – він коштує близько $ 11 за кілограм – в 50 разів менше, ніж матеріали, які використовуються в інших 3D-принтерах.

На даному етапі досліджень основна увага приділяється підготовці і тестуванню лопатей в зменшеному масштабі, для характеризації дрібніших елементів. Випробувано 13-метрові лопаті, призначені для імітації поведінки набагато більшого вітряного агрегату. Вони випробовуються при статичних і динамічних навантаженнях, що дозволяє побачити, як виготовляти деталі в натуральну величину, зроблені з використанням цієї техніки.