使用专用离型膜提高风力涡轮机转子叶片的生产效率

通过在联合项目“OptiBlade”的子项目“优化转子叶片生产的离型膜技术”中开发无脱模剂工艺和材料系统,弗劳恩霍夫制造技术和先进材料研究所IFAM的研究人员与其合作伙伴一起开发了无脱模剂的工艺和材料系统。德国OlinBlueCube和德国Infiana成功优化了风力涡轮机转子叶片的生产,从而为大幅降低制造成本奠定了基础。

实现的具有成本效益的生产自动化,包括提高质量保证以及生产过程中健康保护和人体工程学的改进,将使风力涡轮机的扩展在2050年能源概念的背景下得到推动。

作为该项目的一部分,FraunhoferIFAM不仅启动了专门设计的新型低压等离子设备用于纤网材料,而且还开发了等离子工艺,可用于将超薄等离子聚合物脱模层施加到聚合物薄膜半管上2.4米宽。

由此产生的柔性可拉伸成型PeelPLAS离型膜(FraunhoferIFAMFlexPLAS离型膜的后续开发产品)展开时宽度可达4.8m。对于用于生产由纤维增强塑料(FRP)制成的转子叶片的更宽的模具,这种离型膜也可以毫无问题地焊接。

此外,通过专门开发的工艺,可将折叠至4.2m的PeelPLAS离型膜半管像第二层皮肤一样拉伸到FraunhoferIWES的18m长分段模具上,以生产40m长的FRP转子刀刃。随后与合作伙伴德国OlinBlueCube一起在模具中制造了转子叶片演示器。

由于等离子层对薄膜具有出色的附着力,因此可以使用PeelPLAS离型膜将其脱模,无需使用传统脱模剂,并立即进行进一步处理:从大型FRP组件上去除薄膜后,其环氧树脂树脂基体可以涂上转子叶片的修复涂层,无需进一步预处理。即使在冷凝水测试中暴露1000小时后,涂层仍然表现出优异的附着力。

等离子涂层柔性PeelPLAS离型膜由FraunhoferIFAM的等离子技术和表面专家以及自动化和生产技术专家开发,基于热塑性弹性体薄膜。

该离型膜已成功用于生产由纤维增强塑料制成的无污染大型部件,适应特殊行业和客户要求,并不断开发以供进一步使用。它可作为传统脱模剂的替代品,并具有无残留和可靠的组件脱模等优点。通过这种方式,离型膜可确保始终如一的高组件质量。

FraunhoferIFAM在“OptiBlade”项目中使用PeelPLAS离型膜开发的工艺提高了整个工艺链的附加值,不仅优化了制造的转子叶片的表面质量,而且还避免了劳动和时间密集型工作。

在这方面特别值得一提的是工具模具中的清洁和切割的手动操作,以及在制造的转子叶片的固化和涂覆之间耗时的磨掉脱模剂残留物的操作。一方面,这些手工作业步骤是在不符合人体工程学的身体姿势下进行的,并且由于与磨削粉尘和有害物质的密集接触,对人员的健康保护提出了很高的要求。

此外,由于不再需要清洁模具,部件生产过程中的模具装载时间显着缩短。此外,这还显着延长了模具的使用寿命,因为它们不再因磨料清洁过程而磨损。最后,该薄膜还可用于更复杂的模具几何形状,不仅可以保护已固化的部件,而且还可以轻松地从其上去除且不会留下任何残留物:剩下的是哑光且干净的表面,可以无需预处理即可涂覆。

基于这些结果,作为第七届能源计划的一部分,计划合作项目“采用减少排放的表面形成工艺进行可持续高效的转子叶片生产(NEOFOIL)”将开发一种新型等离子涂层多层薄膜。德国联邦经济事务和气候行动部(BMWK)研究计划。

该薄膜将作为半永久性脱模膜固定在模具上,并使FRP部件能够多次脱模。除了减少浪费量外,这还将进一步减少所需的工作量和模具占用时间。因此,可以进一步降低转子叶片的制造成本并提高其可用性。

此外,“OptiBlade”研究项目中已经获得的知识和开发的技术不仅可以进一步推进和应用于转子叶片生产,还可以转移到其他行业的生产过程中——例如飞机、航天器、轨道车辆、商用车、汽车、造船或运动器材制造——以提高效率。