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用于海上风力涡轮机的由塑料泡沫制成的轻质转子叶片
2021年05月11日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

海上风力涡轮机正在变得越来越大,巨大的转子叶片的运输,安装,拆卸和处置给操作员带来了新的挑战。


弗劳恩霍夫研究人员与行业专家合作开发了耐用性高的热塑性泡沫和复合材料,这些材料使叶片更轻巧且可回收。


由于它们的特殊性能,这种新材料还适用于其他轻质结构,例如在汽车领域中国化工网okmart.com。首批示威者将于10月19日至26日在杜塞尔多夫举行的K 2016贸易展览会上展出。


越来越大的海上风电场的趋势一直没有减弱。风力涡轮机的转子叶片最长可达80米,转子直径超过160米,旨在最大程度地提高能量产量。


由于叶片的长度受其重量限制,因此开发具有高材料强度的轻型系统至关重要。较低的重量使风力涡轮机更易于组装和拆卸,并且还提高了其海上稳定性。


用于海上风力涡轮机的由塑料泡沫制成的轻质转子叶片 中国化工网,okmart.com


在欧盟的WALiD(使用具有成本效益的先进轻型设计的风叶片)项目中,位于普芬兹塔尔的弗劳恩霍夫化学技术ICT研究所的科学家与十个行业和研究合作伙伴就转子叶片的轻量化设计进行了密切合作(见方框)。通过改进设计和使用的材料,


热塑性塑料正在取代热固性材料


如今,用于风力涡轮机的转子叶片主要由热固性树脂体系手工制成。但是,这些材料不允许熔化,并且不适合材料回收。


粒状的热固性塑料废料最多可在简单的应用中作为填料回收。“在WALiD项目中,我们正在追求全新的叶片设计。


我们正在转换材料类别,并首次在转子叶片中使用热塑性塑料。这些是可熔融塑料,我们可以在自动化生产设备中对其进行高效加工。” 


Fraunhofer ICT的项目协调员Florian Rapp。他们的目标是分离玻璃纤维和碳纤维,并重新使用热塑性基质材料。


对于转子叶片的外壳以及内部支撑结构的各个部分,项目合作伙伴使用由热塑性泡沫和纤维增强塑料制成的三明治材料。


通常碳纤维增强的热塑性塑料用于转子叶片承受最大载荷的区域,而玻璃纤维增强应力较小的区域。


对于夹芯,Rapp和他的团队正在开发热塑性泡沫,该泡沫与夹层设计中由纤维增强热塑性塑料制成的覆盖层粘结在一起。这种结合提高了转子叶片的机械强度,效率,耐用性和寿命。Rapp说:“我们用热塑性泡沫塑料开创了新局面。”


用于新应用的轻质建筑材料


ICT泡沫比现有的材料系统具有更好的性能,从而实现了全新的应用-例如在汽车,航空和航运业。


例如,在车辆中,制造商一直在遮阳板和座椅中使用泡沫材料,但不用于承重结构。当前的泡沫具有一些限制,例如在温度稳定性方面,因此不能在发动机附近作为绝缘安装。“


相比之下,我们的可熔融塑料泡沫具有温度稳定性,因此适合作为发动机附近区域的隔热材料。它们可以永久承受比发泡聚苯乙烯泡沫(EPS)或发泡聚丙烯(EPP)更高的温度。它们的增强的机械性能也使其可以用于门模块或用作三明治复合材料中的加强元件。” 


Rapp说道它们可以快速加工并节省材料。另一个优点是,热塑性泡沫比可再生三明治更容易获得这些创新的材料是在研究所自己的Pfinztal泡沫挤出工厂生产的。


Rapp解释了这一过程:“我们将塑料颗粒熔化,将发泡剂混入聚合物熔体中并使材料发泡。


然后可以根据需要对泡沫,稳定的颗粒和半成品进行成型和切割。”在泡沫聚合物领域,ICT泡沫技术研究小组涵盖了整个热塑性泡沫生产链。


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