Изготовление лопастей ветровых турбин станет проще

Американские компании Wind & Water Power Technologies Office совместно с Advanced Manufacturing Office, Oak Ridge i Sandia National Laboratories создали исследовательский консорциум, который сосредоточится на использовании 3D-принтеров (технологии производства механических компонентов) в процессах производства нового поколения лопастей для ветряных турбин. Эта инициатива является частью проекта, посвященного повышению конкурентоспособности американских технологий, связанных с возобновляемыми источниками энергии.

Суммарная мощность ветровых электростанций в США составляет более 66 ГВт — это с 2007 года третий по величине источник электроэнергии в стране, охватывающий 5% спроса на электроэнергию; это наиболее быстро растущий сектор возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах. Для того, чтобы обеспечить развитие отрасли  разрабатываются  ветряные агрегаты нового поколения  — это позволяет обеспечить больший захват  энергии ветра. В свою очередь это приводит к увеличению производства электрической энергии. Чем больше лопасти, тем сложнее и дороже их производство, но тут на помощь приходят современные технологии и в первую 3D печать. «Это новый подход  к конструкции лопастей. Для лопастей  могут быть использованы сложные формы с учетом потребностей, которые не могли быть реализованы ранее» говорит Меган МакКлэр, один из управляющих проектом.

Программа развития ориентирована на упрощение производства пресс-форм для изготовления лопастей. В настоящее время формы производятся с использованием трехмерной модели, предварительно изготовляется необходимая форма. Использование 3D печати позволяет осуществлять прямое производство таких форм – это позволяет значительно ускорить производство новых лопастей, делая производство дешевле и проще. В настоящее время используваемый в проекте 3D-принтер был сделан в Национальной лаборатории Oak Ridge; он способен печатать лопасти с размером более 25 метров куб.. С помощью этой машины вы можете произвести форму через две недели — большая разница в сравнении с обычным процессом, который занимает около шести месяцев.

В настоящее время могут быть получены полимерные формы длиной 6 метров — то есть в 10 раз больше по сравнению с обычными устройствами такого рода. Пропускная способность сопел печатающих принтеров также намного выше, чем в других устройствах. Система способна «выпечатать»  более чем 16000 сантиметров куб. в час, потребляя 45 кг полимера. При разработке системные инженера позаботились также об экономической стороне операций, при производстве используется полимер гораздо дешевле, чем обычно — онстоит около $ 11 за килограмм — в 50 раз меньше, чем материалы, используемые в других 3D-принтеров.

Исследования на данном этапе основное внимание уделяется подготовке и тестированию лопастей в уменьшенном масштабе, для характеризации более мелких элементов. Испытано 13-метровые лопасти, предназначенные для имитации поведения гораздо большего ветряного агрегата. Они испытываются при статических и динамических нагрузках, что позволяет увидеть, как изготавливать детали в натуральную величину, сделанные с использованием этой техники.