第四屆中國(guó)國(guó)際風(fēng)電復(fù)合材料高峰論壇（CWPC2018）于2018年3月30日上午在江蘇省阜寧縣天鵝湖大酒店隆重召開(kāi)，來(lái)自海內(nèi)外的200多個(gè)企業(yè)、600多余位風(fēng)電行業(yè)、復(fù)材行業(yè)的精英參加了本屆盛會(huì)。上午的開(kāi)幕式結(jié)束之后，高峰論壇分別設(shè)置了新材料、新技術(shù)專(zhuān)場(chǎng)，設(shè)計(jì)運(yùn)維優(yōu)化專(zhuān)場(chǎng)，新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)專(zhuān)場(chǎng)，技術(shù)工藝創(chuàng)新專(zhuān)場(chǎng)，產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)話(huà)專(zhuān)場(chǎng)等多個(gè)專(zhuān)場(chǎng)，將呈現(xiàn)大量精彩內(nèi)容。
TPI復(fù)合材料公司革新及技術(shù)高級(jí)總監(jiān)Stephen C. Nolet在技術(shù)工藝創(chuàng)新專(zhuān)場(chǎng)做了題為《3D打印技術(shù)在模具及葉片生產(chǎn)中的應(yīng)用及展望》的演講。以下為演講內(nèi)容實(shí)錄：
TPI復(fù)合材料公司革新及技術(shù)高級(jí)總監(jiān)Stephen C.Nolet
一、TPI公司簡(jiǎn)介
TPI是美資風(fēng)能葉片制造商，并在全球范圍內(nèi)致力于推動(dòng)風(fēng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并使用的技術(shù)做很多的行業(yè)應(yīng)用。我們?cè)谌蚍秶鷥?nèi)有13個(gè)工廠，我也在管理這些工廠，客戶(hù)需要我們降低成本，是運(yùn)輸成本，可以很好的利用技術(shù)人才。
我們?cè)谥袊?guó)有兩個(gè)工廠，一個(gè)是太倉(cāng)葉片工廠，另外一個(gè)是江蘇大豐。我們將在揚(yáng)州建立第三個(gè)工廠。我們會(huì)和很多廠家進(jìn)行合作，我們會(huì)用TPI的技術(shù)和管理系統(tǒng)滿(mǎn)足的需求。從事我們還有精密模具和工裝系統(tǒng)，在太倉(cāng)就有模具工裝工廠，可以滿(mǎn)足30-50米的長(zhǎng)度要求。我們覺(jué)得葉片長(zhǎng)度會(huì)不斷的增加，所以會(huì)不斷的貼合要求。
（PPT圖示）這就是我們的供應(yīng)范圍。
二、數(shù)字化3D打印以及如何應(yīng)用在工裝
這是一個(gè)公司研究項(xiàng)目，和美國(guó)能源局合作共同研究發(fā)展的。美國(guó)能源部華盛頓高級(jí)制造局機(jī)構(gòu)和我們通力合作。
什么是數(shù)字3D打印呢？3D打印就是增材制造，把材料層層疊加之后變成三維。我們有100米以上的葉片，至少3D打印不會(huì)替代生產(chǎn)連續(xù)葉片所需的材料。而且到目前為止材料的成本并不具備競(jìng)爭(zhēng)力，但3D打印已經(jīng)不是新概念了。復(fù)合材料有很多的添加劑、膠粘劑，這都是我們做的，只是大家不會(huì)用3D打印的思維進(jìn)行思考。
3D打印對(duì)工裝有什么思考呢？我們的想法是更短的葉片，更短的交付時(shí)間，交付時(shí)間非常重要。還有就是用疲勞測(cè)試進(jìn)行裝配，希望縮短時(shí)間。3D打印就具有很好的好處。我們是首件產(chǎn)品最短的周期需要36周就可以裝配完成。
數(shù)字化制作模具可以大大降低時(shí)間。我們可以利用3D打印將葉片特征打印出來(lái)，而且相對(duì)簡(jiǎn)單。這個(gè)設(shè)計(jì)里包含了導(dǎo)熱率以及熱容，都可以定制，熱膨脹以及使用溫度范圍都可以在模具上制造出來(lái)，這樣一來(lái)可以大大縮短上市時(shí)間，也可以降低加熱的復(fù)雜性。
我們做的項(xiàng)目是和美國(guó)能源部合作，主要分為三個(gè)階段：第一階段，降低風(fēng)險(xiǎn)，證明3D打印技術(shù)制作風(fēng)力發(fā)電葉片模具的可行性，就可以使用25%的碳纖維滿(mǎn)足能量需求，達(dá)到精益性，還可以做連接件；第二階段，模具制造，建造能實(shí)現(xiàn)制作多組的3D打印；第三階段，葉片生產(chǎn)階段。
TPI會(huì)負(fù)責(zé)模具設(shè)計(jì)，從外模線、粘接法蘭、抗剪腹板和五金構(gòu)建，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造。我們桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室為我們提供了數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)生產(chǎn)的可靠性。
三、3D打印風(fēng)電葉片
第一階段，可行性測(cè)試。利用數(shù)字打印為桑抵押一國(guó)家轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)制作13米的葉片。因?yàn)樗皇秋@示技術(shù)，所以不用找最長(zhǎng)的葉片。否則成本很高，所以13米是比較合適的葉片長(zhǎng)度。它有三套葉片和兩個(gè)測(cè)試葉片。
另外，我們會(huì)看一下表面公差，也會(huì)看后緣公差，還看扭曲組、厚面平率，還要關(guān)注其他的參數(shù)，包括模具溫度、變形，做真空跌落測(cè)試驗(yàn)證不同的零部件是否達(dá)標(biāo)。3D打印的表面也會(huì)有傳統(tǒng)的涂層，這玻璃纖維的層板共同加工。我們會(huì)使制作工藝和材料標(biāo)準(zhǔn)化。
我們會(huì)用玻璃纖維壓制印刷機(jī)板，提供足夠強(qiáng)的粘合強(qiáng)度，我們會(huì)用整合化的加熱效果，希望能夠在45度環(huán)境下達(dá)到預(yù)期要求。當(dāng)然我們的要求不是非常高的，表面和目標(biāo)溫度是45組，而且允許上下游5度誤差。我們會(huì)用擋板控制流速和熱風(fēng)度。
我們還會(huì)做真空試驗(yàn)結(jié)果。這個(gè)測(cè)試肯定要做。我們?cè)?英尺×3英尺的面板上進(jìn)行了真空減壓測(cè)試，60分鐘下降了2.6mbar，超過(guò)司預(yù)期目標(biāo)，ABS可以很好的進(jìn)行運(yùn)行在葉片表面，也證明了3D打印的真空實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常成功。
我們還進(jìn)行了分項(xiàng)演示工具的制作，對(duì)于法蘭會(huì)整合到工件當(dāng)中。加工還包括了層壓。
第二階段，是NRT制造長(zhǎng)13米模具。我們會(huì)打印如果高壓片和低壓片模具，分為八段，長(zhǎng)1.6-1.8米。然后，我們會(huì)做框架結(jié)構(gòu)一體化，這是一個(gè)傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)，它會(huì)遵循葉片外殼的輪廓。另外，這個(gè)打印模具的框架可以?xún)?chǔ)存在相似的結(jié)構(gòu)中，可以進(jìn)行很好的管理，另外可以防止向外部延伸。我們也會(huì)讓模具翻轉(zhuǎn)及固定。我們打印模具界面，這是13米長(zhǎng)的模具進(jìn)行組裝。（PPT圖示）這是工作處理當(dāng)中的鋼框架的結(jié)構(gòu)。這是最后工具的連接、裝配，我們會(huì)將材料封裝，將層面表面制成最終形狀，修飾及手工打磨使模具表面達(dá)到要求。我們會(huì)安裝內(nèi)部管道加熱設(shè)備，最后對(duì)工具進(jìn)行測(cè)量，證明它在工差范圍之內(nèi)。
第三階段，NRT葉片制造。其實(shí)這里面用的是非常傳統(tǒng)的材料，我們的料是碳纖維，在這里可。我們把這個(gè)葉片封閉的時(shí)候會(huì)有很多傳感器，便于后續(xù)葉片儀器裝配、粘接和根部不加工，我們有一些工具測(cè)試。這是葉片最后的收尾工作。整個(gè)形狀不會(huì)受到任何影響，因?yàn)樗峭耆?D打印出來(lái)。我們?yōu)樯５蟻唶?guó)家實(shí)驗(yàn)室提供了NRT的葉片數(shù)據(jù)，還有一個(gè)是美國(guó)的風(fēng)電發(fā)電中心進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估。
未來(lái)我們會(huì)有什么目標(biāo)呢？我們不僅要顯示3D打印葉片工藝的經(jīng)濟(jì)效益，還是希望看到它在未來(lái)有一些方向。我們可以通過(guò)3D打印方式使它可以更高、更快，同時(shí)降低成本。只要一個(gè)工藝上就可以完成13米葉片的生產(chǎn)，我覺(jué)得未來(lái)是非常光明的，這將會(huì)成為我們未來(lái)的方向。我不想告訴大家我們可以解決很多問(wèn)題，但有些東西可以通過(guò)傳統(tǒng)的方式解決。但是，如果我們能降低交付時(shí)間，比如說(shuō)可以使用3D打印，能夠使產(chǎn)品快速上市。（內(nèi)容來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)速記，未經(jīng)本人審核）
