未来的风力叶片将包括热塑性复合材料？这取决于你问谁。

不久前，热塑性复合资料（TPCS）被誉为将来的风力涡轮机叶片。可收受接管，便于维修，特殊是模具制造周期工夫短，，TPCS十分有吸引力的叶片制造商，由于他们起劲坚持与一切工夫的高需求。但是，全球经济放缓的磨砺，希冀。和耐久性的问题依然如斯大规划的加工TPCS以及TPCS的静态和委靡功能，吸湿性和本钱。

几组LED技能的开展，他们置信每个出书后果是向前迈进的最佳途径。代尔夫特理工大学（恩，代尔夫特，荷兰）由哈拉尔德Bersee博士冲着一个团队曾经开拓出阴离子聚酰胺6（演艺学院-6），反响热塑性-这是一种热塑性塑料，是一种热固性的进程一样。APA-6目前看来预备发扬blademaker全球刀片技能的不时扩展（大成，Wieringerwerf，荷兰）的一局部。还，ÉireComposites（Galway，喜欢尔兰）已成功地制造了一个长12.6m/85-ft刀片运用另一种反响的热塑性塑料，轮回对苯二甲酸丁二醇酯（CBT的，开展成环公司，斯克内克塔迪，纽约州），和共同的加工工艺。但是，虽然测验这些资料的开拓出产大型（40m/131大于英尺）风力叶片，在风电行业的人不再显得那么一定，可以在一个合理的本钱完成TPCS的潜在益处。

在防御反应的聚酰胺

但是，朱莉Teuwen博士以为，表2中的问题大多是因为加工热塑性粉末涂料，和很多人基本就不合用于演艺学院-6，这是作为一种低粘度的液体，经由一个略微放热处置温度激活反响。在代尔夫特理工大学，Teuwen演艺学院6与Bersee任务五年以上，比来出书了她的论文“动力学和热塑性复合资料风力涡轮叶片的加工功能。”，她分析说，演艺学院-6是没有很大的影响，加速或减缓其冷却速度（表2，第2期）：“演艺学院-6经由结晶和聚合还，在这一点上构成结晶，大约有一半。冷却时，结晶持续。然则，因为资料的韧性，没有发作基体开裂，由于它与CBT的。“相同，Teuwen说，表2,5合用于CBT的，但不是 APA-6。“因为粘度的APA-6是比环氧树脂低10倍，它真的不与wetout和厚的压实层压板有问题，”她断言。teuwen据报道，已注入演艺学院的6层板到50毫米/ 2英寸厚，结果优越。“但是，热塑性粉末涂层资料，如CBT的，取得足够高的冷却速度，在很厚的层压板的中间，是一个问题，能够会招致较低的机械功能。”

“ 材料都不是十全十美的，“Teuwen承认。CBT是减水分敏感，但她说，演艺学院-6，具有更广泛的加工窗口，它可以在输液过程中，类似的那些熟悉的风电叶片制造商使用。方面严格的干燥工艺要求（表2,3），Teuwen坚持认为，“我们不会有干燥周期。我们只是存储在它出厂时，删除它的时候，我们已经准备好处理，熔化并注入塑料袋的材料。“

teuwen也参加了化学反应，据说几乎增加了两倍单向glass/APA-6层压板的防潮空调性能的玻璃纤维上浆的发展，改善成型干燥（DAM）的静态属性下降到湿空调（湿）从41％下降到17％（图1）。即使没有优化纤维上浆，Teuwen说，APA-6比较与环氧编织玻璃纤维层压板（图2）的静态属性和优于熔融加工的PA-6（尼龙）（图3）在动态疲劳。此外，演艺学院-6保留PA-6的韧性，并达到较高的界面粘结强度，从而提高疲劳强度。这是预期的改善与优化的大小和疲劳试验，证明这过程中。

根据2010年10月由Teuwen和Bersee介绍，演艺学院-6最初选择，因为其低粘度（10学分），其在低温可加工150°C至180℃（302°F至356华氏度）其全球可用性和其低廉的价格 - €2/kg到€3/kg，（$ 1.20/lb $ 1.80/lb）的 - 性能。但在她的论文研究，Teuwen原来的90分钟的固化周期在180°C/356°F的调整，使其更接近目前的风电叶片输液，起点较低温度输液90°C至110°C（194° F到230°F）时，由140之间的高架治愈°C和160°（284°F和320°F）的总周期时间​​不超过90分钟，。在这种方式，非常大的地区有足够的时间，打湿了整体性能最大化。博士Teuwen据说已达到60％至68％的纤维体积分数和孔隙率小于1％，而且体积分数接近54％的行业目标的单向层板。

一个1.0m/3.3-ft长叶片部分示威者在实验室中生产，从演艺学院的6注入组件，包括领先的优势，后缘，由两部分组成的箱形梁晶石，领先的肋骨和后缘的肋骨。这些部件是电阻焊接，形成一个单件总成（见刀片横截面照片1-3）。未来的计划包括更好的疲劳测试设备的发展，同时使多个样品的测试，一个1.8m/5.9-ft长叶片示威和制造。

teuwen现在是大成，演变出荷兰叶片制造商Aerpac间接。在20世纪90年代中期，Aerpac已经实现了24小时的生产周期。15年后，大成，形成了与另一家大型步骤的目标。首席执行官一月威廉·范德Werff说，“虽然尚有机械的障碍需要克服，一个更快的生产过程中的承诺，加上场更容易和便宜的修复过程中的承诺，可能会导致的又一途径，以帮助减少能源成本。“

该公司提供从荷兰总部的工程，设计和工艺咨询，预计今年开始在荷兰和美国，后者在45,000英尺2 / 4,181 平方米，印第安纳州埃文斯维尔的生产设施和完整的叶片生产2011年10月，大成宣布与歌美飒（马德里，西班牙）和航空工业风电（普利茅斯，马萨诸塞州）的发展伙伴关系的合同。大成将建立航空工业的54-750 AWP的风力发电机组安装在俄亥俄州的目标，生产模具和原型26m/85-ft刀片。大成也将开发风能为航空工业的完整制造过程。

    热塑性背到热固性

而荷兰在APA-6的巨大潜力，ÉireComposites发现很难处理和最终选择了CBT的，而不是。“我们评估了不同的结果热塑性所有可用的选项，说：”帕特里克Feerick，联合管理的ÉireComposites主任。“演艺学院6需要一个很长的干燥周期，以除去水分，防止聚合”，他指出，“只有这样，才能获得成纤维的的RTM类型需要注射管被加热。”

feerick和他的团队看到这个过于困难和昂贵的大型风力发电叶片，这将需要大量的温水注入点。“CBT是唯一的材料是准备利用风力叶片，”Feerick争辩。“其他材料，需要从根本上改变了化学是对湿气敏感，也将在一个形式，并不需要预熔化，存放在加热容器和混合注射点。”他指出，CBT是较不敏感防潮，来作为一个部分粉末，混合活化剂注射前无需。“它也可以应用于纤维毡的表面上的电影，”Feerick解释说，“从而消除了注射，这是成型的大部件更加用户友好。”

ÉireComposites2008年GreenBlade程序设置，以减少使用热塑性塑料三分之二的大型风电叶片的周期时间。它表明在六个小时没有粘合剂拍摄成型12.6m/41-ft一个完整的风电叶​​片长在。CBT的电影 - 晶石帽和腹板和双轴0/90皮面料拖到伙伴Ahlstrom公司的玻璃纤维（赫尔辛基，芬兰）提供的玻璃纤维织物表面的单向磁带应用。这些semipregs layed到模具和笼罩在一个祭祀真空袋的真空力举行每个刀片的一部分的形状（如晶石帽，剪网页，外壳一半），而在最后的生产工具组装的刀片。兼容的CBT，包片并没有改变最终的结构性能。额外真空袋，然后放在装配和真空应用的完整结构。

聚合了的地方，装配时被加热到200°C/392°F时，牺牲上篮和零部件的真空熔化袋，加入到创建与纤维体积分数一杆500公斤/ 1102磅的刀片50％。“”因此，我们展示了刀片的制造工艺，主要生产工具只有六个小时占领Feerick说，“因为预成形进行了分开，最好在并行，显着减少生产时间。”

是什么使这可能是ÉireComposites专利机甲刀具系统的进一步发展，使加工，在200°C到400°C（392°F至752°F）无热膨胀的问题，并与热和冷却速度足够快下降率。交替层，水泥陶瓷和碳纤维增强聚醚醚酮（PEEK）与嵌入式接近刀具表面陶瓷层内的电加热器元素形成新的工具。因为陶瓷变得僵硬，在60°C/140°楼工具可以建立在廉价的模式，从模式中删除后，这个最初的温度较低治愈，然后处理全温度（200℃至400℃），通过一个独立的后固化。模具的热率控制，通过改变电力加热磁带。10 kW/m2的电功率密度被证明适合于处理CBT的，使刀具表面，在不到10分钟至200°C。

feerick意见“，这个工具非常适合用于加工热塑性聚合物如CBT的反应。但是，仍然存在一些问题得到解决之前，它可以与现有的材料和技术竞争。“他解释说，整体周期时间很长，由于干燥的必要性，并有粘度太大的变化，由于目前使用的生产技术。

CBT的可用性也是一个问题。feerick认为，整个5万至600万磅/年（2,268到2,722吨/年）成环CBT在施瓦茨海德，德国，植物的能力，将消耗只是一个产品线，如果有任何的大型风力发电机组OEM厂商采纳，增加容量，将耗资数百万美元的循环数百。feerick的团队也怀疑CBT的能力，形成一个真正的单件叶片，通过今天的最大的刀片的一次性过程。

因此，ÉireComposites开始寻找其他材料。事实上，沿着它的TPC刀片，ÉireComposites现在提供1独特的热固性替代，使用它的陶瓷碳纤维/聚醚醚酮复合模具启用一体式风力叶片生产使用粉末环氧技术（见“大部件？大模具的突破，”根据“编辑推介“，在右上角）。feerick声称该这种热固性替代可以减少65％的整体刀片的生产周期时间，在今天使用的实际进程的基础上，而不是部分的大小方面的限制。第一次商业应用是ACSA的Eólica（拉斯维加斯帕尔马斯，西班牙）A27高速公路，225千瓦的涡轮12.6m/41.3-ft刀片。

旧材料，新设计

像大成，叶片动力学（路​​易斯安那州新奥尔良）旨在提高风力发电的成本和可靠性，但它认为错误的选择，为下一代的刀片TPCS。该公司声称，其新的动态49（D49）刀片 -​​ 长49m/161-ft，5,880公斤/ 12963磅的结构，形成了从玻璃纤维/碳纤维/环氧树脂 - 提供的性能一个100m/328-ft直径转子与一个93m/305-ft转子的机械负荷。负载救灾做出贡献，是一个新的叶根部分的设计，据说降低重量达到50％，在这一领域。第一D49月份运到公司的Michoud组装工厂，并批量生产，今年将缩减。

叶片动力学销售总监，西奥·博塔说：“我们开始了四年半年前，极大地提高了通过设计，工程和加工汽轮机转子的意图”。“我们正在减少风能的交付成本，采用先进复合材料技术的重点。”博塔说有什么区别刀片动力学的创始人保罗Rudling，推进30年复合材料技术，通过不断的技术在海洋和风能的关键作为创始人和头部的SP系统的发展。“我们融入刀片的设计过程中的材料和制造工艺的创新，”博塔说，“这就是为什么我们花了这么多我们的时间到现在为止在发展。必须证明这项技术。“

“我们使用的实践证明，工业复合材料，因为尽管集中表现，我们正在大规模厌恶风险，”博塔承认。“我们有绝对的信心在我们的材料和工艺。和刀片建设的速度，即使是重要的，客户真正想要的是可靠性和降低能源成本。因此我们的目标成为提供更大的转子的性能，但没有重量和成本惩罚，同时针对减少维修和停机。​​“博塔说，”所有其他的涡轮机部件保持不变，但因为你有一个更大的轻量级转子，则增加6％至12％的年发电量（AEP）的。“

通过D49的设计，这是完全不同的，得到这些好处。首先，刀片是分割的。其2011年5月美国专利描述了一个拉长的晶石复数皮板沿其长度连接，形成上下刀片皮。每个皮肤面板不可或缺的舱壁，支持晶石，消除单独肋骨的需要。设计搬迁关节，以尽量减少压力，解决诸如传统的维修区后缘。因为段小工具塑造，资本支出减少，模具和叶片运输和刀片的质量是比较容易控制。

质量问题成倍增加的规模，“博塔票据，声称：”如果你有刀片在很不一致的方式，他们的年龄和不同的穿，然后创建变速箱上的不对称负荷。其结果是更多的磨损和更多的保养和维修的停机时间。“

其次，该公司的聚合物涂层，BladeSkyn，预计20年D49叶片，以保护和改善能量捕获效率，减少表面摩擦，minimizng冰的形成和污垢拿起。

第三，最重要的，是叶根技术，该公司称之为“革命”。博塔说，“在风电叶片根节的艺术目前的状态基本上是拧紧或粘合成T型螺栓的复合节结束，粮食，在沉重的，厚的层压板的结果。“的缺点，包括重量，成本和困难，在处理，浪费时间。

“我们已经开发的专利技术，以减少每个螺栓的应力集中效应而产生非常高的拉出强度。”博塔列举的M-30（30-mm/1.18-inch直径）螺栓根拉出一个允许设计强度为570千牛（57吨）。他说，“我们的新技术结合了很高的强度非常低应力集中在一个组件可以是夹层右转入上篮得分，并注入轻松。现在你有一个根轻得多，因为你需要少得多的层压板“粘合不再驱动器的故障机制;纤维负载。“疲劳的表现是出色的，”他声称。“现在outlasts根螺栓”。

当前运用中的D49，将延聘叶根立异，毫无疑问，在绯闻刀片100m/328英尺博塔也以为，这项技能合用于任何一个成一个复合螺栓直径大于转子。

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