تبدیل زباله های توربین بادی به یک ماده جدید برای چاپ سه بعدی PLA
تبدیل زباله های توربین بادی به یک ماده جدید برای چاپ سه بعدی PLA: مهندسان دانشگاه مک گیل کانادا و دانشگاه رایرسون موفق شده اند زباله های توربین بادی آسیب رسان به محیط زیست را به یک ماده جدید و پرقدرت برای چاپ سه بعدی PLA تبدیل کنند.
با استفاده از مخلوط سنگ زنی مکانیکی و پیرولیز ، تیم توانسته است یک تیغه توربین بادی که اکنون از بین رفته است را در یک پودر فیبر ظریف بازیافت کند. در طول آزمایش خلاصه ، بقایای تیغه نه تنها مقاومت و سختی بالاتری نسبت به فایبرگلاس بکر نشان دادند ، بلکه پس از ادغام با PLA ، توانایی تولید قطعات پرینت سه بعدی تقویت شده با فیبر را داشتند.
“این مقاله در مقاله خود گفت:” ما روشی را پیشنهاد می دهیم كه الیاف شیشه بازیافتی از پره های توربین بادی پایان عمر را در مواد FDM ترموپلاستیك خالص بگنجانیم. ” “سیستم بازیافت ما انتظار می رود مقدار زیادی زباله تیغه توربین را مورد استفاده مجدد قرار دهد ، که منجر به کاهش عمده دفن زباله مواد پره خطرناک و مضر می شود.
اتلاف توربین های بادی؟
به طور کلی ، نسبت مقاومت و سختی به وزن زیاد کامپوزیت ها ، آنها را برای تولید قطعات هوافضا ، نظامی و خودرویی با اثر کم کربن ایده آل می کند. این امر در بخش انرژی باد نیز وجود دارد ، جایی که الیاف شیشه اغلب برای تقویت پره های توربین مبتنی بر کامپوزیت استفاده می شود ، که انرژی جنبشی طبیعی تولید شده توسط باد را به یک منبع برق سازگار با محیط زیست تبدیل می کند.
با این حال ، با وجود مزایای زیست محیطی روشن استفاده از باد به جای سوخت های فسیلی برای تولید انرژی ، کمتر شناخته شده است که پره های توربین پایان عمر تمایل به دفع زباله یا زباله سوز دارند. با توجه به اینکه چنین تیغه هایی با مواد غیر آلی بسته بندی شده اند ، دفن آنها می تواند منجر به انتشار گازهای مضر شود ، در حالی که سوختن آنها برای مادر زمین ضرر کمتری دارد ، اما مقدار زیادی خاکستر را نیز به همراه دارد.
در گذشته ، محققان استراتژی های مکانیکی ، حرارتی و شیمیایی را برای بازیافت ضایعات تیغه توربین مورد بررسی قرار داده اند ، اما تاکنون هیچ یک از آنها زنده نبوده است. از بین این تکنیک ها ، رویکردهای مکانیکی بالاترین حالت در نظر گرفته می شوند ، اما آنها اغلب الیاف پیوند ناپایداری را تولید می کنند ، در حالی که تولید گاز در اثر تجزیه در اثر حرارت منجر به ذغال سازی می شود و مقیاس گذاری آنها بر اساس روش های شیمیایی دشوار شده است.
با وجود مسائلی که همچنان از قابلیت استفاده الیاف بازیافتی جلوگیری می کنند ، تیم کانادایی پیش بینی می کند که پیشرفت تکنولوژی توربین طی 30 سال آینده منجر به هدر رفتن قابل توجهی خواهد شد و با ادامه ساخت ناخوشایند تیغه ها ، آنها می گویند که یک روش طراحی جدید لازم است تا مواد استفاده مجدد را به یک فرصت تجاری معتبر تبدیل کند.
تبدیل تیغه ها به بیلد
به گفته محققان ، بهترین روش برای بهبود وضعیت تجاری و قابل چاپ بودن قطعات توربین بازیافتی ، ادغام الیاف حاصل با رشته های PLA برای استفاده با دستگاه های FDM همیشه محبوب است. برای آزمایش فرضیه خود ، تیم قبل از تغذیه آنها در آسیاب آسیاب چکشی ، مقاطع را از یک تیغه بزرگتر برش داد و آنها را به یک پودر رزین تبدیل کرد.
پس از الک شدن ، ذرات تیغه با غلظت های 5-10٪ با گلوله های ذوب شده PLA مخلوط شده و دو بار اکسترود شده و رشته ای به قطر 1.75 میلی متر تولید می شود. به منظور ارزیابی عملکرد مواد آنها ، محققان سپس با استفاده از سیستم Prusa i3Mk2S آن را در ده نمونه چاپ کردند و همین کار را با الیاف پیرولیز شده و PLA معمولی نیز انجام دادند.
جالب توجه است ، تجزیه و تحلیل تیم نشان داد که مواد جدید آنها مقاومت کششی بالاتری نسبت به ماده پیرولیز شده نشان می دهد ، اما عکس این را می توان برای سختی گفت ، جایی که دومی تا 70 70 افزایش یافت. هر دو رشته همچنین از ماده اولیه بکر در این مناطق عملکرد بهتری دارند ، اما در مقایسه با PLA معمولی ، نمونه های 10٪ تقویت شده دارای شکل پذیری و قدرت کاهش چشمگیری هستند.
این تیم نتیجه گرفت که نمونه های آنها به دلیل کوتاه بودن فیبر کوتاه ، شکنندگی نسبتاً بالایی از خود نشان داده اند و با تحقیقات بیشتر ، می توان مواد با الیاف بلندتر را تولید کرد که قادر به “به دست آوردن خواص کششی نمونه های چاپ شده سه بعدی تقویت شده” باشند و نقص گسترده تر در اعتبارات محیط زیست دوستانه انرژی باد.
تیم در مقاله خود نتیجه گیری کرد: “هر دو الیاف بازیافتی ، یعنی آسیاب شده و پیرولیز شده ، در مقایسه با الیاف بکر ، مقاومت و مقاومت بیشتری نشان می دهند.” “این نشان می دهد که استفاده مجدد از الیاف شیشه بازیافتی از پره های توربین بادی پایان عمر نه تنها یک راه حل برای محیط زیست است ، بلکه یک رقیب برای مواد اولیه چاپ 3D FDM تقویت شده با الیاف شیشه بکر است.
برنامه های تیغه توربین AM
در انتهای مخالف مقیاس ، به جای بازیافت قطعات توربین ، اکنون از چاپ سه بعدی به طور فزاینده ای برای ایجاد تیغه های بهینه شده و اجزای انرژی باد استفاده می شود. در اوایل این ماه ، مرکز توسعه نیروی هوایی ایالات متحده برای توسعه پارامترهای چاپ سه بعدی برای تعمیر پره های توربین موتور جت F-15 و F-160000 ، به Optomec اهدا شد.
به همین ترتیب ، شرکت زیمنس انرژی یک زنجیره جدید تعمیر دیجیتال برای چاپ سه بعدی مستقیماً روی پره های توربین گاز تولید شده متداول ایجاد کرده است. به جای استفاده از چاپ سه بعدی مبتنی بر DED ، این شرکت فرآیند LPBF منحصر به فردی را برای پروژه در نظر گرفت ، که به شما امکان می دهد در صورت لزوم نسخه های مختلف را به نوک تیغه اضافه کنید.
در رابطه با انرژی باد به طور خاص ، به GE Research پروژه ای توسط وزارت انرژی ایالات متحده (DoE) برای بررسی طراحی پره های توربین بادی چاپ سه بعدی اعطا شده است. در طول برنامه ، این شرکت قصد دارد با چندین رهبر صنعت همکاری کند تا نکات تیغه ای ارزان تر و راحت تر از قطعات یدکی استاندارد تهیه کند.
