爱荷华州的风能制造实验室侧重于提高风力涡轮机中使用的大型部件的可制造性。


爱荷华州立大学的体育队被称为旋风。因此,该机构是风能制造实验室(WEML)的所在地并不奇怪。该设施成立于2009年,伙伴关系与桑迪亚国家实验室和TPI Composites Inc.是一家风力涡轮机刀片的领先制造商,可在牛顿,IA中运营316,000平方英尺的工厂。

在过去十年中,爱荷华州已成为美国风能产业的中心。该州拥有2500多个风力涡轮机,拥有80多家公司参与风能产业供应链。

最初建立了爱荷华州的WEML,以支持风刀制造业的研究项目。先进的制造创新倡议是三年,由TPI,美国能源部和爱荷华州电力基金部资助的630万美元项目,该计划是一项推进能源创新和独立的国家方案。

“风能制造实验室专注于提高兆瓦级风力涡轮机中使用的大型部件的可制造性,”工程学院工业和制造系统工程副教授弗兰克彼勒说。“目前的努力专注于复合刀片,计划在塔楼和金属铸件上工作。”

该实验室由学校航空航天工程和工业制造系统工程部门的教师人员。目前有四名教职员工,五位研究生和五名本科生参与设施。

研究人员的目标是开发新的低成本制造系统,可以通过多达35%提高涡轮叶片工厂的生产率。传统上,手动组装复合风力涡轮机转子。制造商渴望自动化该过程以降低成本,提高生产率并提高质量。

但是,这不是一项简单的任务,因为刀片很大。单刀片长40至50米,重14,000至20,000磅。为了有效地操作,必须在严格的公差范围内构建每个转子刀片。它必须承受20年的苛刻条件,并在尖端处理每小时高达200英里的速度。

“制造这些组件存在一些独特的挑战,”彼得斯说。“以前的自动化复合结构的方法,该方法主要来自航空航天工业,不一定是翻译。对于刀片制造,在美国保持竞争力,我们需要能够通过更好的过程提高制造效率,并选择有经济利益的自动化使用。

“通过制造改进,我们将能够降低风能的成本,使其与其他能源更具竞争力,”索赔彼得斯。“这可以通过使组件更可靠地减少资本和运营成本来完成。

“通过改善制造过程,我们可以减少设计安全因素并能够减轻系统的重量,”彼得斯。“此外,通过设计可制造性,我们将能够使组件更可靠,更便宜,同时克服运输挑战。”

彼得斯及其同事目前正在处理改善的问题,并开发一种新的测量和控制刀片模具的织物放置方法。

一些WEML的发现是与整个行业分享。例如,本集团在美国风能协会的Windpower 2011会议和展览会上展示了两家海报,该会议和展览正在阿纳海姆,加利福尼亚州举行。

“我们还提供了一个利用实验室的风能制造的研究生级课程,”彼得斯说。“本课程探讨了供应链中的挑战,用于制作和利用大型部件,如刀片,塔和露池。”