使用金属转子叶片生成环保型动力

风力涡轮机将环保电力输送到电网中。为了减轻重量，大多数较大的转子叶片都是由纤维增强塑料制成。这些材料目前很少被回收，部分原因是这样做非常复杂。因此，位于开姆尼茨的弗劳恩霍夫机床和成形技术IWU研究所的研究人员将重点放在金属，尤其是钢材上，作为刀片材料。在较小的安装中，钢制叶片的较大重量是无关紧要的;随着装置变大，轻合金可用于保持叶片重量。FraunhoferIWU与HyBlade项目中的布鲁塞尔自由大学(VUB)的同事合作，正在开发所需的空气动力学以及必要的制造工艺链。

制造钢刀片具有许多优点。“首先，它使涡轮机更加生态化，因为超过90%的钢材可以回收利用-因此使用金属转子叶片可以使风力真正环保，”IWU研究员MarcoPröhl解释道。“此外，与由纤维增强塑料制成的类似叶片相比，转子叶片的大规模生产成本下降了90%-叶片可以更精确地制造。”

金属刀片也可以更快地生产。如果流程并行运行-例如，一旦第一个刀片完成第一个工艺步骤，新的金属板就被送入生产线-那么一个完整的转子叶片大约每隔30个就从传送带上滚下来。秒。对于纤维增强塑料，相同的过程通常需要几个小时。

适用于大规模和自动化制造过程

造成这些差异的主要原因在于制造过程。纤维增强塑料刀片通常需要大量的手工加工：首先，必须为刀片制造合适的模具。根据生产变型，工人在该模具中铺设纤维垫，注入树脂，并使部件在烘箱中硬化数小时。这会产生两个半壳;一旦他们的边缘被修剪，两半可以粘在一起。这些步骤可以同时进行，如钣金刀片制造-但这并不能使它们更快。需要数十个并行运行的装置以与金属刀片相同的速度生产塑料刀片。

相比之下，制造金属转子很容易实现自动化：这些工艺类似于汽车工业，这意味着它们适合批量生产。研究人员从平板金属片开始，使用弯曲模具将其折叠，使其具有典型的刀片形状。接下来，他们激光焊接边缘以形成封闭的轮廓。将预成型件放入具有所需最终形状的工具中后，研究人员将可重复使用的水-油混合物泵入叶片内部并将其置于数千巴的压力下。这相当于数千米深处水下的压力。这有效地使刀片膨胀，使其成为最终形状。“我们从内到外塑造刀片这一事实让我们可以弥补之前步骤中的任何不准确之处，

研究人员已经生产出一个15厘米宽，30厘米长的刀片，用它来优化各个加工步骤。他们的下一步将是生产一个用于垂直轴涡轮的整个转子，该涡轮机具有2.8米长的叶片，直径为2米。一旦将其安装在比利时海岸的小型风力涡轮机的测试现场，它将完成其步伐。

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