A Biome Renewables reduzem o custo da turbina eólica em 80% com a impressão 3D de metal da Renishaw

A empresa canadense de engenharia industrial e design Biome Renewables, fundada há cinco anos em Ontário, tem a missão de otimizar a energia da natureza para garantir um futuro sustentável e se concentra especificamente em turbinas eólicas. De acordo com o site, seu retrofit de turbina oceânica PowerCone, inspirado na semente de bordo e no pássaro Kingfisher, aumenta a produção anual de energia em até 13% ao canalizar o vento para as lâminas a fim de resolver o vazamento de raízes, que é um grande problema de fluxo de ar que atrai potência longe das lâminas. Recentemente, a empresa global de tecnologias de engenharia Renishaw e o Nova Scotia Community College (NSCC) formaram uma parceria para fazer duas peças para a turbina oceânica PowerCone usandoExperiência em fabricação de aditivos de metal da Renishaw.

A fabricação aditiva nos permitiu produzir as peças finais em dois meses, o que seria impensável com os métodos tradicionais. O projeto da turbina oceânica não foi apenas uma grande oportunidade para trabalharmos com um de nossos muitos clientes canadenses, foi uma chance para vermos como o metal AM pode melhorar a eficiência das fontes renováveis ​

Mark Kirby, gerente de negócios de manufatura de aditivos da Renishaw Canada, afirmou em um comunicado à imprensa.

A energia das turbinas das marés é um dos muitos mercados de energia renovável em crescimento e foi realmente empolgante estar envolvido em um projeto como este. Embora as pessoas muitas vezes pensem no metal AM como um empreendimento caro, a tecnologia permitiu que a Biome reduzisse o custo de construção da turbina em 80%. Estamos ansiosos para trabalhar em mais projetos como este e ver como outras empresas se beneficiam do metal AM.

Bioma Renováveis ​​decidiu passar para a energia das ondas marinhas e pediu ajuda à NSCC para criar um protótipo devido à sua tecnologia relacionada com o oceano e especialização em energia das ondas marinhas, bem como a sua instalação de pesquisa de engenharia, que tem sido usada para construir protótipos para vários setores. No entanto, a faculdade normalmente trabalhava com impressão 3D de plástico, e algo mais forte e pesado era necessário para um ambiente oceânico. A turbina PowerCone precisava ser capaz de lidar com fortes forças de maré, permanecer parada no rastro do impacto de detritos e resistir à corrosão e cargas importantes, ou poderia se perder nas profundezas, poluindo o local de teste e retardando o projeto.

A NSCC determinou que um PowerCone de aço inoxidável, com designs não tradicionais, seria o melhor, pois poderia evitar a cavitação, que é um dano à turbina causado por mudanças rápidas de pressão no líquido. A faculdade pediu ajuda à Renishaw devido à sua experiência em manufatura aditiva, que foi usada para fabricar componentes para turbinas eólicas no passado.

Do ponto de vista técnico, a equipe da Renishaw sincronizou muito bem com a nossa. Não tínhamos um grande conjunto de habilidades na AM, então eles eram a peça que faltava no quebra-cabeça e juntos tínhamos todos os componentes para um projeto de sucesso 

disse Ryan Church, fundador e CEO da Biome Renewables.

O projeto foi uma grande oportunidade para adaptarmos nossa expertise. AM parecia uma escolha óbvia porque podíamos criar protótipos de projetos complexos com facilidade. O maior desafio que enfrentamos foi adaptar nossos projetos CAD a um novo ambiente e método de fabricação de maneira eficiente. Conseguir a malha e a estrutura corretas deu algum trabalho, mas a prototipagem rápida nos ajudou a tornar o produto final perfeito.

Devido aos requisitos exclusivos do projeto, as pás da turbina tinham que ser leves, mas não ocas, para que pudessem tolerar um ambiente marinho sem a probabilidade de sustentar o impacto de detritos. Portanto, a NSCC e a Renishaw pensaram que uma turbina pronta para uso, adaptada com um PowerCone impresso em 3D, seria a melhor solução. Uma estrutura interna de treliça foi usada para reduzir o peso, mas manter a resistência da turbina, e o acabamento da superfície diminuiu a rugosidade para tornar as pás mais hidrodinâmicas.

A impressora 3D Renishaw AM250 foi usada para fazer as peças, e o tempo de impressão foi dividido entre a faculdade e a Renishaw. A construção mais longa durou 150 horas, mas todas as peças foram impressas em um mês. O retrofit PowerCone fica no cubo da turbina, co-girando com seu rotor e apresentando hélices curvas para reduzir o arrasto e melhorar a eficiência em até 15%. Devido ao seu grande tamanho, cada lâmina do retrofit foi impressa separadamente, e as partes foram soldadas.

Trabalhei em várias centenas de construções e a fabricação do PowerCone foi uma das mais desafiadoras. Freqüentemente recebo perguntas de clientes perguntando se as peças AM podem ser soldadas e este projeto prova que isso certamente pode ser feito sem afetar negativamente a eficiência do produto.

disse Kirby

A velocidade foi o aspecto mais impressionante deste projeto. Bioma Renováveis ​​conseguiu ir de seu primeiro projeto a um protótipo de sucesso em um tempo que seria difícil de replicar sem AM. Uma colaboração eficaz e um equilíbrio de experiência tornaram o projeto um prazer absoluto de trabalhar.

Renishaw, NSCC e Biome Renewables usaram essas peças impressas em 3D para construir um protótipo de turbina, que foi testado, com retrofit e hélices, durante o segundo mês do projeto em Strangford Loch na Irlanda do Norte. O teste mostrou que, depois que a turbina foi submersa, as modificações impressas em 3D realmente ajudaram a produzir muito mais potência em uma faixa de velocidades de maré.

Como uma empresa com vasta experiência em energia eólica, vimos uma oportunidade de adaptar nossa tecnologia a um mercado maduro para a inovação, como a energia das marés. O potencial sempre existiu, mas faltam produtos que possam extrair energia de maneira prática e de longo prazo. A criação de estruturas internas na lâmina como elementos de suporte de carga usando a manufatura composta exigiria mais trabalho, dinheiro e tempo do que com AM. Economizamos meses e reduzimos os custos em cerca de 80% com esse método.

disse Church

No futuro, planejamos desenvolver um PowerCone em grande escala para funcionar como um rotor completo. Isso faz mais sentido, pois menos componentes significa menos carga, tempo de produção e custo. Gostaríamos de receber outra colaboração com a Renishaw no futuro.




Imagens: Renishaw
Fonte: 3DPrint.com

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