廣東博匯技術顧問、德國ITD總經理Fred Koch：《低成本生產葉片的方法——直接鋪紗》

 

　　以下為演講實錄：

 

　　我是來自廣東博匯新材料科技股份有限公司的技術顧問。我的報告分三部分，首先我會給大家介紹直接鋪紗工藝簡單易行，可以降低成本，要求來定制樹脂，能顯著降低葉片生產成本。如果談到碳纖維用于葉片的話，主要有三種工藝方法，第一是傳統預浸工藝，真空灌注、拉擠板材。每一種工藝都有它的優點，他們都有一個共同的特點，劣勢就是成本比較高。現在我們的碳纖維成本還比較高。

 

　　下面我們看一下不同技術的要求，首先預浸工藝，就是對碳纖維進行預浸，灌注工藝是相同的，但是所有的生產風險還是由葉片制造商承擔，在這種情況下，拉擠產品也是要購買半成品，機械性能是很高的，是可以得到保證的。還有直接鋪線法，直接在模具里面處理原材料，對這幾種進行一個比較。對于拉擠板材有一些中國的制造商，預浸料主要用于主梁帽，灌注是各種梁帽都可以應用，而拉擠板材也是一樣的，只能用于主梁帽，對于預浸料纖維含量是不一樣的，還有其他的一些性能也都是不一樣的。數據的來源是客戶的技術數據表，需要一些特別的設備，預浸料、拉擠直接鋪紗，所需要的設備各有不同，投資也是不一樣的。每一種技術它都有自己的一些優點，也有它的一些缺點。我們來看每公斤的碳纖維，灌注是180—200，預浸料是160—180，拉擠是220—250，直鋪紗只有70—80元每公斤。

 

　　接下來了解一下直接鋪紗的工藝，首先規定好粗紗的數量，然后把它放在滾架上，把準備好的粗紗片放置于機器上。在樹脂來浸漬，可以生成一定數量的粗紗。在主梁帽的模具中一層一層鋪放，主梁帽設計必須計算到所需的桿數。在鋪放好一層之后，使用特定的工具，將其平整，然后再鋪設下一層，再就是抽真空，這是我們設計文檔的一個例子，是碳纖維梁帽中的直接鋪紗和灌注工藝，這是兩種工藝相關的一個計算，左邊是梁界面的鋪放分布，右邊是相同設計的織物的典型，鋪層計劃，左邊就是可以直接生成。

 

　　直接鋪紗工藝也面臨一些挑戰，首先預浸的速度比較慢，另外它的產能也會比較受限，梁帽可以連續生產，由于浸漬速度受工具限制，系統必須不間斷連續運行，這不一定符合主模具和主梁帽的制造和生產周期，所以需要時間太多。我們的解決方法，就是把這兩個過程進行分離，把預浸過程和鋪層過程進行分離。直接鋪紗工藝是一個全新的工藝還是未知的工藝？它是市場上比較成熟的工藝，這個工藝自2006年應用以來，至今沒有發生任何問題。

 

　　它是否僅限于碳纖維和主梁帽也不是，它可以適用于各種粗紗，包括玻纖和碳纖。并且也適用于任何形狀的織品，它不會出現皺褶，除了梁的厚度以外，它的寬度是可以變的，也可以根據荷載進行優化調整。如果室外雙貝模具，在葉片上有1—2毫米的連接間隙是可想而知的，可以實現顯著重量和成本節約。

 

　　這是葉片生產自動化的方法，直接鋪紗法，這個案例當中，鋪紗工藝過程中，采用了改進型長絲纏繞法，要把浸潤過的紗進行鋪層，然后進行固化，是要放到一個特殊的框架當中。有一些小的結構核心，是15千瓦10米的葉片，交叉點比較固定。要進行全線解決方案和橫截面的結合，對性能會產生影響，長度要取決于線。葉片在結構上是自支撐的殼體結構，稱為具有空氣動力學外表面的框架，大型系列中使用這種設計梁，它帶有空氣動力外殼的結構梁。已經生產了成千上萬的這種梁，通過定向鋪紗工藝，在第二步中膠合到外層壓板表面，這項技術潛力巨大。我們希望共同研發和推動葉片的技術和經濟發展，來應對當前風電市場的挑戰，它的性能可以提升70%—80%。，這對于自動化來說，是一個很大的機遇。

 

　　最后一部分，環氧樹脂系統的最新技術，現在要降低生產成本，這是我們面臨的一個壓力，最終供應商也承受這樣的壓力，要提高產量才能降低成本，他們需要更多的客戶。工程師知道如果產品可以用于各種客戶的話，它的設計就必須要做好，對于硬化時間、固化速度、黏度操作時間，放熱收縮這些方法，可能都要有一個折中，有一個妥協。樹脂制造商必須要提供一個通用系統，為不同客戶特定需求做出一些妥協。

 

　　（發言由現場速記整理，未經本人審閱）