O Departamento de Energia dos EUA (DOE) concedeu US$ 2.849.000 ao Composites Manufacturing Simulation Center (CMSC) da Purdue University e seus parceiros da indústria, incluindo Thermwood, TPI Composites Inc., Dassault Systèmes , Dimensional Innovations e Techmer PM .
O programa Purdue financiado pelo DOE, “Fabricação Aditiva de Ferramentas Modulares com Aquecimento Integrado para Fabricação de Pás Eólicas em Grande Escala”, é liderado por Eduardo Barocio, diretor do Consórcio Industrial de Simulação e Fabricação Aditiva de Compostos (CAMS).
“O objetivo principal do programa é desenvolver a base para a automação na fabricação de ferramentas para pás eólicas de grande escala que possam acomodar mudanças contínuas na geometria e escala das pás”, disse Barocio. “Isso será conseguido por meio de construção modular, em que os módulos são impressos em 3D com compostos de fibra de carbono/termoplásticos por meio de uma tecnologia chamada fabricação aditiva por deposição por extrusão, que foi desenvolvida pela primeira vez nas instalações de demonstração de fabricação do DOE no Laboratório Nacional de Oak Ridge.”
As metas específicas do programa incluem o desenvolvimento de um projeto de módulo para pás eólicas com comprimento igual ou superior a 80 metros; reduzindo o tempo necessário para fabricar e montar ferramentas de pás eólicas em pelo menos 40% em relação à fabricação de ferramentas convencionais; melhorando o desempenho da ferramenta em pelo menos 15%; efetuar reduções de peso de no mínimo 25% em relação às ferramentas convencionais; e reduzir o custo de fabricação de uma ferramenta de pá eólica em pelo menos 35%.
Barocio é o fundador e diretor do Laboratório de Pesquisa Thermwood LSAM no Indiana Manufacturing Institute em Purdue Research Park. Ele também é o diretor fundador do Composites Additive Manufacturing and Simulation Industrial Consortium, cuja missão é moldar o futuro da fabricação aditiva em grande escala, fornecendo educação, ferramentas de simulação, caracterização e melhores práticas.
“O programa proposto fornece a base para a tecnologia de fabricação automatizada na fabricação de ferramentas para pás eólicas”, disse Barocio. “Essas mesmas tecnologias podem ser aplicadas à fabricação de todos os elementos do sistema de energia eólica e, como tal, o programa fornece um desenvolvimento pioneiro que pode alavancar a tecnologia nos Estados Unidos para uma importante fonte de energia limpa, o vento.”
Objetivos do DoE
O programa irá desenvolver e demonstrar sete inovações específicas. Isso inclui a automatização da impressão 3D de módulos de grande escala e o desenvolvimento de tecnologia robusta de união e deposição de elementos de aquecimento em linha para aquecimento por condução. Outros incluem canais de resfriamento impressos em 3D para resfriamento convectivo; novos sistemas de materiais compósitos para economia e desempenho; redução do peso da estrutura de suporte; e previsão e controle de deformação de ferramentas, com tomada de decisão por um gêmeo digital para projeto e fabricação de impressão 3D.
No geral, o DOE concedeu US$ 30 milhões para 13 projetos em 10 estados que irão remodelar o design, os materiais e a sustentabilidade de grandes pás eólicas para aplicações offshore e terrestres. Grandes pás eólicas enfrentam desafios significativos em design e materiais, especialmente para aplicações offshore. Os projetos selecionados enfrentarão estes desafios, concentrando-se na sustentabilidade, na eficiência e nos avanços tecnológicos para tornar a energia eólica mais viável e eficaz.
Materiais compósitos leves e avançados emergiram como fundamentais para melhorar a geração de energia eólica e aplicações veiculares. Os projetos DOE foram escolhidos pelo seu potencial para reforçar a capacidade de fabricação e a robustez destes materiais compósitos, que são essenciais para o sucesso futuro das tecnologias de energia eólica. Os projetos concentram-se em três desafios principais: fabricação aditiva de grandes pás eólicas; fabricação aditiva de componentes de turbinas eólicas; e fabricação, materiais e sustentabilidade avançados para grandes pás eólicas.
“Esses projetos, juntamente com o programa Purdue, abordarão os desafios restantes na fabricação de turbinas eólicas e se basearão em trabalhos anteriores em automação, digitalização, sustentabilidade de pás eólicas e construção e união de pás modulares”, disse R. Byron Pipes, diretor executivo do Centro de Simulação de Fabricação de Compósitos em Purdue. “A demonstração bem-sucedida de automação na fabricação de sistemas de energia alternativa pode melhorar seu uso mais amplo e, ao mesmo tempo, sustentar a indústria nos Estados Unidos.”
Em outras notícias relacionadas ao financiamento do DoE, a GE Research selecionou a voxeljet como sua parceira para um prêmio de US$ 14,9 milhões em financiamento federal para o desenvolvimento e comercialização da grande impressora 3D a jato de areia, também conhecida como Advanced Casting Cell (ACC), para acelerar a transição dos Estados Unidos para a energia limpa. Para saber mais sobre o DoE acesse o site.
