研发设计模具

通用电气全球研究实验室在飞机制造业的复合材料叶片研究启发了在风力涡轮机方面的研究。“我们研发了一些制造工艺——对材料、材料性能和设计模具的理解。“该公司复合材料部门的技术领导Shridhar Nath说。

他指出更长的叶片带来了运输和材料方面的挑战。由于叶片尺寸增加了，运输成本成为一个大问题。通用电气正在研究一个两片式的叶片是否能够解决这些问题，但是这需要叶片制造商寻找途径在现场把它们连接起来。

这种叶片的制造工艺会有一些细微的差异。“例如，在什么地方将叶片断开？这更多地强调了设计方面，我们必须理解负载如何，风型是什么，力学或结构问题是什么？“Nath说，“这些就是我们正在解决和努力去解决的挑战。“

通用电气总是在寻找可以减轻重量的新的玻璃纤维和树脂体系。“我们在航空业务上有很多碳纤维的经验，碳纤维的密度是玻纤的三分之一，所以当然很有吸引力。但是它要贵很多，”他说，“所以这就需要权衡。什么样的投资、什么样的附加价值、在不同的材料体系和设计工艺间达到什么样的平衡？“另一个重要的考虑因素是一种材料的可供性，这意味着需要调查供应链以确保可用的材料能够供应通用电气的需求量。

通用电气的研究人员利用他们为航空叶片开发的模具来改进风电叶片的灌注工艺。“这听起来简单，但其实很复杂，因为你要试图建造40或50米长的叶片。你会去探查材料的每个方面，跟踪树脂的流动，试图去优化，这样才能将缺陷最小化。”Nath补充道。

虽然通用电气在飞机制造业的自动铺纤和自动铺带方面很有经验，Nath说这尚不符合风能行业的成本效益，因为它不能满足这个行业的需求量。但是增量制造提供了可能性，尤其是在模具上。叶片模具的生产需要10到12周，但使用增量制造可以将制作时间减少到一个星期。

不过Nath认为，更好的设计模具在风电叶片的改进上可能发挥最大的作用。“风电叶片是气动结构、实际结构分析(机械设计)和性能的组合，因为客户最终感兴趣的只是年度发电量，”他说，“这些都是相互矛盾的。设计气动结构的家伙研发出一个形状，但制造业的家伙说太贵了。所以我认为设计模具帮助我们进行优化，这将是另一大创新。”