Bagaimana cara membuat bilah turbin angin berukuran besar?

Pembuatan bilah turbin angin berukuran besar merupakan proses yang sangat presisi dan intensif teknologi, terutama menggunakan material komposit seperti plastik yang diperkuat serat kaca (GFRP) atau plastik yang diperkuat serat karbon (CFRP), dan diproduksi melalui teknologi pembentukan cetakan. Berikut adalah langkah-langkah produksi utama dan poin-poin teknis kuncinya:

1. Desain dan persiapan cetakan

Desain pneumatik dan struktural: Berdasarkan persyaratan efisiensi konversi energi angin, kekuatan beban, pengendalian kebisingan, dll., perangkat lunak CAD/CAE digunakan untuk pemodelan 3D bilah dan simulasi mekanis.

Pembuatan cetakan: Bilah-bilah biasanya dibagi menjadi cangkang bagian atas dan bawah, yang dibuat secara terpisah. Cetakan biasanya terbuat dari baja atau material komposit, dan permukaannya memerlukan pemolesan presisi tinggi dan pelapisan dengan zat pelepas untuk memastikan permukaan bilah yang halus (mengurangi hambatan angin).

2. Persiapan bahan

Bahan utama:

Bahan penguat: kain serat kaca (umum digunakan), kain serat karbon (digunakan untuk bilah ultra panjang untuk mengurangi berat).

Bahan dasar: Resin epoksi atau resin poliester (resin epoksi memiliki kinerja lebih baik dan digunakan untuk bilah berukuran besar).

Bahan inti: kayu balsa atau busa PVC, yang digunakan untuk mengisi bagian dalam bilah untuk membentuk "struktur sandwich" guna meningkatkan kekakuan dan mengurangi berat.

Komponen struktural: selongsong baut tertanam di pangkal bilah (hub penghubung), balok geser tepi depan dan belakang, dll.

3. Pelapisan dan infus vakum

Inilah proses inti pembentukan mata pisau, yang umumnya menggunakan teknologi infus resin berbantuan vakum (VARI):

Proses peletakan: Letakkan kain serat, bahan inti, dan komponen struktural lapis demi lapis di dalam cetakan. Desain lapisan perlu menyesuaikan arah dan ketebalan serat sesuai dengan kondisi tegangan pada bagian-bagian bilah yang berbeda.

Penyegelan dan Vakum: Tutupi lapisan tersebut dengan film vakum dan segel, lakukan evakuasi untuk menghilangkan udara, dan biarkan resin meresap secara merata ke dalam serat di bawah tekanan negatif.

Infusi resin: Suntikkan resin yang telah dicampur ke dalam cetakan melalui pipa dan rekatkan ke seluruh lapisan serat di bawah kondisi vakum.

Pengeringan: Panaskan cetakan (biasanya 50 °C-80 °C) untuk mengeringkan resin, membentuk cangkang komposit berkekuatan tinggi.

4. Penutupan dan pengikatan cetakan

Pelepasan dari cetakan: Lepaskan cangkang bagian atas dan bawah dari cetakan setelah mengeras.

Perekat: Sejajarkan cangkang atas dan bawah dan gunakan perekat struktural (biasanya perekat epoksi) untuk merekatkannya. Pada saat yang sama, rekatkan pelat jaring di bagian dalam (untuk memperkuat struktur).

Perawatan akar: Perkuat area akar bilah yang terhubung ke hub (seperti menebalkan lapisan atau melapisi dengan logam).

5. Pemrosesan dan pengujian akhir

Pemangkasan: Potong kelebihan bahan di bagian tepi dan poles permukaannya.

Pelapisan: Semprotan lapisan pelindung (anti UV, anti es, anti korosi) dan warna logo.

Uji keseimbangan: Periksa pusat gravitasi dan distribusi berat bilah untuk memastikan keseimbangan dinamis.

Pengujian non-destruktif: menggunakan ultrasonik atau sinar-X untuk memeriksa cacat internal (seperti gelembung, delaminasi).

Pengujian beban statis dan kelelahan (pengambilan sampel): Mensimulasikan beban angin ekstrem untuk pengujian mekanis guna memastikan umur desain (biasanya 20-30 tahun).

6. Tren perkembangan teknologi

Manufaktur cerdas: Robot penata lapisan otomatis, sistem pemantauan infus waktu nyata.

Inovasi material: Aplikasi hibrida serat karbon, resin yang dapat didaur ulang (seperti material komposit termoplastik).

Desain modular: Bilah yang tersegmentasi memudahkan pengangkutan dan pemasangan.

Daur ulang bilah pisau bekas: Mengembangkan teknologi daur ulang ramah lingkungan seperti pirolisis dan penghancuran mekanis untuk digunakan kembali.

tantangan utama

Keterbatasan skala besar: Panjang bilah telah melampaui 100 meter (untuk turbin angin lepas pantai), menghadapi tantangan dalam transportasi, ukuran cetakan, dan kekakuan struktural.

Pengendalian mutu: Cacat kecil dapat menyebabkan kegagalan akibat kelelahan material, dan pemantauan ketat terhadap konsistensi proses sangat diperlukan.

Pengendalian biaya: Biaya material dan proses menyumbang proporsi yang relatif tinggi dari total biaya kipas, dan efisiensi produksi perlu dioptimalkan.

Melalui proses presisi yang telah disebutkan di atas, bilah turbin angin modern mencapai keseimbangan antara kekuatan tinggi, bobot ringan, dan umur pakai yang panjang, sehingga menjadi salah satu komponen inti dari teknologi energi angin.