加拿大雷尼紹公司使用3D列印技術將風力渦輪機成本降低80%

2020-11-04 白令三維

總部位於加拿大的工業工程和設計公司Biome Renewables於5年前在安大略省成立，其使命是優化自然力量，以確保可持續發展的未來，並專注於風力渦輪機。

根據該網站的說法，其PowerCone海洋渦輪機改造的靈感來自于楓樹種子和翠鳥鳥，通過將風傳到葉片上以解決根部滲漏，從而將年發電量提高了13％，這是一個很大的氣流問題，遠離刀片的電源。

最近，全球工程技術公司雷尼紹和新斯科舍省社區學院（NSCC）合作，為PowerCone海洋渦輪機製造了兩個零件，它們使用雷尼紹的金屬增材製造專業知識。

「增材製造使我們能夠在兩個月內生產出最終零件，這是使用傳統方法無法想像的。海洋渦輪機項目不僅是我們與眾多加拿大客戶之一合作的絕佳機會，而且是我們看到金屬增材製造技術如何提高可再生資源效率的機會。」雷尼紹加拿大公司在新聞稿中表示。

「潮汐能渦輪機是眾多不斷增長的可再生能源市場之一，參與這樣的項目真的很令人興奮。人們通常認為金屬增材製造是一項昂貴的事業，但這項技術使Biome可以將製造渦輪機的成本降低80％。我們期待著開展更多類似這樣的項目，並期待其他公司如何從金屬增材製造中受益。」

Biome Renewables已決定涉足潮汐能，並由於其與海洋有關的技術和潮汐能的專業知識，以及其工程研究設施（已被用於構建海浪的原型），向NSCC尋求幫助以創建原型。多個行業。

但是，該學院通常使用塑料3D列印，因此對於海洋環境需要更堅固，更重的工作。PowerCone渦輪機需要能夠應對強大的潮汐力，在殘骸撞擊後保持直立狀態，承受腐蝕和承受重大載荷，否則可能會掉到深處，汙染測試現場並延緩項目進度。

NSCC確定採用非傳統設計的PowerCone不鏽鋼是最好的，因為這樣可以避免氣蝕現象，氣蝕現象是由於液體中壓力的快速變化而造成的渦輪機損壞。學院要求雷尼紹的幫助，因為它在添加劑製造技術，已用於編造組件用於風力渦輪機在過去。

「從技術角度來看，雷尼紹的團隊與我們的團隊取得了非常好的同步。Biome Renewables的創始人兼執行長Ryan Church說： 「我們在增材製造方面沒有很大的技能，因此它們是難題中缺少的部分，而我們一起擁有成功項目的所有要素。

「該項目對我們來說是一個很好的機會，可以利用我們的專業知識。AM似乎是一個顯而易見的選擇，因為我們可以輕鬆地為複雜的設計製作原型。我們面臨的最大挑戰是有效地使我們的CAD設計適應新的環境和製造方法。正確地劃分網格和格子花了一些工夫，但快速的原型製作幫助我們使最終產品變得無縫。」

由於項目的獨特要求，渦輪葉片必須輕巧而不是中空，因此它們可以承受海洋環境而不會承受碎屑衝擊。因此，NSCC和雷尼紹認為，配備3D列印PowerCone的現成渦輪機將是最佳解決方案。內部晶格結構用於減輕重量，但保持渦輪機的強度，並且表面光潔度降低了粗糙度，從而使葉片更具流體動力性。

雷尼紹AM250 3D印表機用於製造零件，列印時間在學院和雷尼紹之間分配。最長的構建持續了150個小時，但是所有零件都在一個月之內完成了印刷。

PowerCone改型安裝在渦輪機的輪轂上，與其轉子共同旋轉，並具有彎曲的螺旋槳，以減少阻力並將效率提高多達15％。由於尺寸較大，因此，改造的每個刀片都單獨印刷，然後將零件焊接在一起。

「我已經進行了數百次構建，製造PowerCone是更具挑戰性的構建之一。我經常收到客戶的疑問，詢問是否可以將增材製造零件焊接在一起，並且該項目證明了可以做到這一點，而又不會對產品的效率產生負面影響。」

「速度是該項目最令人印象深刻的方面。在沒有AM的情況下，Biome Renewables設法從最初的設計過渡到成功的原型。有效的協作和專業知識的平衡使該項目成為工作的絕對樂趣。」

雷尼紹，NSCC和Biome Renewables使用這些3D列印部件構建了渦輪原型機，該渦輪機在北愛爾蘭的斯特蘭福德湖項目的第二個月期間進行了測試，包括翻新和螺旋槳。測試表明，在渦輪機被淹沒之後，經過3D列印的修改確實確實有助於在一定範圍的潮汐速度下產生更多的功率。

「作為一家在風能領域擁有豐富經驗的企業，我們看到了將我們的技術適應潮汐能等成熟創新市場的機會。潛力一直存在，但缺乏可以長期和實用方式獲取能量的產品。與複合材料製造相比，使用複合材料製造在葉片中創建內部結構作為承重元件將花費更多的工作，金錢和時間。通過這種方法，我們節省了數月的時間，並降低了約80％的成本。」

「將來，我們計劃開發大型PowerCone，以用作完整的轉子。這是最有意義的，因為更少的組件意味著更少的負載，生產時間和成本。我們歡迎將來與雷尼紹再次合作。」


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