3D打印風力發(fā)電機葉片,，NREL開發(fā)新型熱塑性樹脂系統(tǒng)實現(xiàn)葉片可回收

2021年11月9日,，南極熊獲悉,，美國國家可再生能源實驗室（NREL）的一個研究小組正在測試利用高度工程化的3D打印設(shè)計生產(chǎn)現(xiàn)代化的風力渦輪機葉片,，該設(shè)計使用了熱塑性樹脂系統(tǒng),。一直以來，風力渦輪發(fā)電機因其能夠減少人類的總體碳排放和環(huán)境負面影響而在全球各地得到推廣,。

近年來,，能源行業(yè)的相關(guān)部門一直在探索增材制造在能源領(lǐng)域的應(yīng)用可能性，因為當涉及到可再生能源時,，浪費性生產(chǎn)的悖論仍然是一個不斷研究和創(chuàng)新的領(lǐng)域。它已經(jīng)成為一個令人感興趣的話題,，今年早些時候,，美國能源部甚至向大學和行業(yè)領(lǐng)導者提供資金，以開發(fā)3D打印的復合風輪葉片模具和最終使用的葉片部件,。

△風力發(fā)電機

NREL團隊負責人,、高級風能技術(shù)工程師德里克-貝里解釋說：現(xiàn)有的風力渦輪機設(shè)計依賴于熱固性樹脂系統(tǒng)，如環(huán)氧樹脂,、聚酯和乙烯基酯,，聚合物等制造。一旦你用熱固性樹脂系統(tǒng)生產(chǎn)發(fā)電機葉片,，你就不能逆轉(zhuǎn)這個過程,，這也使得葉片難以回收。"

為了解決這一問題,，NREL團隊與幾個機構(gòu)合作開發(fā)了熱塑性塑料的再循環(huán)利用系統(tǒng),。相對于熱固性材料，熱塑性塑料可以通過加熱來分離原始聚合物,，實現(xiàn)所謂的使用壽命終結(jié)（EOL）后的可回收性,。

△由NREL研究團隊在復合材料制造教育和技術(shù)設(shè)施（CoMET）3D打印的13米長的熱塑性塑料葉片。(圖片來源：Ryan Beach,，NREL)

3D打印的風力渦輪機葉片

根據(jù)美國環(huán)境保護局（EPA）的研究,，風力渦輪機的平均壽命大約為20年。通過使用3D打印技術(shù)來制造熱塑性塑料葉片,，這大大提高了葉片的可回收性,。此外,，3D打印技術(shù)大大減少了渦輪機葉片的重量和成本至少10%，生產(chǎn)周期減少15%,。

為了進一步提高葉片的可回收性,，這些熱塑性葉片部件可以使用熱焊接工藝連接在一起，這將從根本上消除對環(huán)境有害的粘合劑的需求,。

團隊負責人貝里解釋道："針對兩個熱塑性葉片部件,，你可以通過應(yīng)用熱和壓力把它們連接起來，但是你不能用熱固性材料來做這個,。"

最終,，該團隊希望創(chuàng)造出更輕、更長,、更便宜和更有效的葉片,，這些都是增加美國風能的關(guān)鍵項目開發(fā)方向，也是邁向減少溫室氣體排放目標的重要一步,。你可以在下面的視頻中或在這里的新聞稿中了解更多,。