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CWPC2024: 歐文斯科寧復合材料(中國)有限公司風電業務支持經理高捷敏發表《Ultrashape預定型織物的開發進展》的演講

2024-04-27 瀏覽數:684

各位下午好,我今天演講的主要內容是:預定型織物的開發進展!先介紹一下歐文斯科寧,歐文斯科寧是連續69年財富500強

各位下午好,我今天演講的主要內容是:預定型織物的開發進展!

先介紹一下歐文斯科寧,歐文斯科寧是連續69年財富500強,去年銷售額接近100億美元,我們在全球有1.8萬名員工,運營超過全球30個國家。三大主營業務:保溫材料、屋面材料、復合材料。

大家都知道本身葉片的增強材料鋪層方案是作為葉片氣動及結構輸出的結果,目前隨著葉片的大型化,本身增強織物用料、層數都在同步增加,所以今天上午有些專家也提到,目前葉片超過120米之后整個殼體增強材料鋪層難度及用時都在大幅度增加。為了縮短主模的占用時間,提高制造周期,整個預制(件)技術正在迅速的發展。

我們提出預定型織物也是作為織物預制的技術,右邊這張圖可以看到正在行吊中的三維形態預定型件。大概制造流程是這樣,先從普通玻纖織物通過涂覆粉劑的方式,先做成一個粉劑織物的套材。主要是兩個作用:一是提供定型的作用,這種粉劑是類似于熱塑性的粉劑,它在加熱時能夠軟化,隨著它冷卻之后重新固化,完成定型。另外,這個粉劑也提供粘接的作用,能夠把布層和布層之間粘接起來。

(圖示)這張圖大家可以看到整個預定型件制造的過程,最主要就是中間一步——定型。整個定型工藝比較類似于灌注前真空準備的狀態,主要就是模具以及鋪設好的粉劑織物,在外面加上真空袋模,抽真空。外側有一個加熱陳套,對整個堆層進行加熱,冷卻之后就完成了定型,定型可以用于殼體的鋪設。

剛才也介紹過,我們OC提供的是粉劑套材的產品形式,最后需要在葉片廠車間完成堆疊與定型,形成預定型件。我們OC是在比利時的zeller,這邊有一個粉劑的生產產線,生產粉劑織物。同時我們也有工藝仿真能力,能夠對粉劑織物的定型和鋪設工藝進行模擬。

大概介紹一下它的優勢,定型件得益于良好的定型和隨形性,在鋪層過程中能有效縮短鋪設時間。舉個例子來說,相對于傳統數十層人工的鋪層方式,可以把鋪層重新設計為若干個預定型組件的組合方式,最后殼體鋪設時也就是大概8個預定型子件,完成快速鋪設。二是預定型件本身質量方面相比傳統織物有一個很大的提高,它可以有效防止在殼體鋪設時所碰到的質量問題。尤其是大家可以看到模具立面的位置,這個位置本身在鋪設織物時經常碰到問題,因為這些織物,比如雙軸布,本身在鋪設時會產生變形。一旦織物變形之后,它就會和模具面或者是織物和織物之間形成這種懸空的狀態,這個懸空最后在灌注時會形成富樹脂層,從而形成一些缺陷。如果重新轉成預定型的新工藝,這些質量缺陷可以被有效避免掉。

因為本身粉劑保形的作用,織物在套材切割或者現場加工過程中,可以進行有效的精準切割,同時切邊不會發生散沙的情況。在模具翻邊的一些位置,通常鋪設完之后需要對織物進行修剪,如果采用預定型件形式,這個工藝基本上可以省掉。

后面介紹一下我們在客戶這邊的成功應用案例,本身預定型件或者粉劑織物新應用,目前在有些客戶那邊已經是處于規模量產的階段了。第一個案例,剛才也說到后緣立面的位置,本身后緣立面模具的行腔是倒V形結構,向內凹陷的空腔。在這種空腔的地方,本身鋪設織物是比較麻煩的。如果改成預定型件的概念,大家可以看到右下的圖,本身可以預制成一個倒V形的預制件,鋪設時可以快速貼合行腔那一面。在實際應用過程中,12米的部位可以每3米分成一個預定型子件,一共4個子件鋪設方式。

在前緣立面的位置,這個案例大家可以看到,它已經朝一個大型化的方向去發展。這個立面增強織物本身來到20米的尺寸,需要的是用一個行吊的方式進行吊裝。相比于左邊逐層的鋪設,因為還需要噴膠、搟平等一系列鋪層工藝。如果改成預定型件,可以直接完成定位和吊裝。這個行吊做了一些設計,下面是氣動吸盤,可以很好取出預定型件。除了在這些立面的位置,也可以在殼體、葉根增強層。可以用若干個預定型件拼裝方式完成鋪設,實際應用中基本上預定型子件大概1×5米的片段,最后通過若干個片段完成鋪設。

最后和大家介紹一下,前面講到的是粉劑定型織物的概念,其實我們OC的產品已經來到了第二代的預定型織物技術,這個技術最突出一個特點,它是非粉劑的方案,我們已經省掉了噴涂功能粉劑的工藝流程,取而代之是用非粉劑的方案。相對來說,它是有一個較低的定型溫度,同時它能提供更強的層間粘接能力和更好的行吊性,這兩個也是有助于織物預定型技術往大型化方向發展。順便提一下第二代預定型織物技術,非粉劑技術是OC已經申請了相關專利。我們對于這些第一代和第二代相關織物進行過靜態力學性能、灌注性能及疲勞測試,基本上這些測試和常規織物不會有太大的區別。

以上是我的報告內容,謝謝大家!


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