熱塑性泡沫可使風力渦輪機的葉片輕量化

       

　　Fraunhofer的研究人員與業界專家合作開發持久耐用的熱塑性泡沫和復合材料，可使葉片輕量化。由于新材料具有特殊的性能，它們也適用于其他輕質結構，如汽車領域。 第一批實物模型于10月19日至26日在杜塞爾多夫舉行的K 2016展會上展出。

       

　　海上風電場越來越大的趨勢有增無減。風力渦輪機的轉子葉片長度可達80米，轉子直徑超過160米，旨在最大限度地提高能源產量。由于葉片的長度受其重量的限制，因此必須開發具有高材料強度的輕量系統。較低的重量使得風力渦輪機更易組裝和拆卸，并且還能改善其在海上的穩定性。

       

　　在歐盟的WALiD（風力葉片使用成本低的先進輕量化設計）項目中，Pfinztal的Fraunhofer化學技術研究所ICT的科學家們正與十個行業和研究合作伙伴密切合作，進行轉子葉片的輕量化設計。他們希望通過改進所使用的設計和材料來減小葉片的重量，從而提高它們的使用壽命。

       

　　近來，風力渦輪機的轉子葉片主要由熱固性樹脂機體手工制造。 然而，這些材料不允許熔融，且不適合回收利用。粒狀熱固性塑料廢物最多可在簡單應用中作為填充料回收。“在WALiD項目中，我們追求的是一種全新的葉片設計。我們正在轉換材料的類別，并首次在轉子葉片中使用熱塑性塑料。”Fraunhofer ICT的項目協調員Florian Rapp 說。

       

　　這些是可熔化的塑料，可在自動化生產設施中高效處理。研究人員的目標是將玻璃纖維和碳纖維分離，并重新使用熱塑性基體材料。項目合作伙伴使用由熱塑性泡沫和纖維增強塑料制成的夾層材料作為轉子葉片的外殼以及內部支撐結構。通常，碳纖維增強熱塑性塑料用于承受最大負載的轉子葉片區域，而玻璃纖維用于鞏固較小的應力區域。

       

　　對于夾芯板材，Rapp和他的團隊正在開發熱塑性泡沫，其上覆蓋有纖維增強熱塑性塑料制成的結合層。這種組合改善了轉子葉片的機械強度，效率，耐久性和壽命。 

“我們用熱塑性泡沫開辟了新的天地！” Rapp說。

       

　　ICT泡沫具有比現有材料系統更好的性能，從而實現全新的應用——例如在汽車，航空和航運業。比如在車輛中，制造商已經在遮陽板和座椅中使用泡沫材料，但不用于承重結構。當前泡沫還具有一些局限性，例如對溫度的穩定性，因此它們不能用于發動機附近的絕緣體。