CWPC2018新材料、新技術：戴鉑新材料（昆山）有限公司中國區技術經理曾鳴——《泡沫芯材表面處理的優化對葉片制造綜合成本和效率的影響》

 

　　戴鉑新材料（昆山）有限公司中國區技術經理曾鳴在新材料、新技術專場做了題為《泡沫芯材表面處理的優化對葉片制造綜合成本和效率的影響》的演講。以下為演講內容實錄：
 

　　今天上午很多同行和專家都介紹了隨著葉片越來越大的趨勢，材料需要精益增效，生產需要精益增效，配合2020年的風火同價的大趨勢。作為芯材供應商，戴鉑一直作為芯材方面的專家對泡沫芯材、砧木以及PET芯材等進行深入研究，提供綜合的解決方案。下面我的介紹分為四部分：

 

　　一、芯材真空導流技術

 

　　真空灌注應用在葉片應用以前，在很多行業都應用。1999年，戴鉑在上世紀在灌注方面就做了很多研發，但當時是傳統的，對造船和其他工業領域。當時使用真空灌注工藝的目的是減輕重量，減少模具占用時間，而且減少耗材應用量。戴鉑地區的灌注特點是芯材灌注，是利用泡沫上的芯材打孔灌注樹脂，不需要導流網和其他的介質，通過布管方案，介紹了灌注量。二十年前我們為客戶提供了很多培訓、設計和現場工人的工藝培訓方面的服務。

 

　　直到最近十年，它在風電上得到了應用。至今為止有一個細節在行業內部還沒有得到太多人的關注，就是表面處理方式的優化對關注工藝對成本的影響。芯材灌注工藝的特點就是槽孔處理來作為樹脂流動的通道，導流網對樹脂的流動阻力更小，樹脂的流動距離比導流網的傳遞更遠，而且減少了管道的數量，進一步降低了耗材的用量和對應的峰值。

 

　　二、芯材表面處理樹脂用量

 

　　提到灌注工藝對樹脂的消耗量，我們進行了非常細的界定，首先是樹脂的消耗量。消耗量的定義上分為三部分：一是芯材是泡孔結構，雖然是閉孔結構，但對芯材表面切開半開的微孔會有吸收，目前在65微米的孔上比傳統有很高的吸收量。第二部分是填充芯材槽孔的樹脂量。第三部分是管路和耗材中的用量，包括導流網、管路等消耗，我們稱之為樹脂消耗總量，這不包含纖維鋪層的樹脂用量，這個和芯材的處理沒有太大關系的部分，而且也沒有辦法改變的。

 

　　我們在葉片雙曲面結構中，經常看到的泡沫芯材和輕木的夾型包含了兩種方式：一是切縫，切縫也是輪廓板，輪廓比較深，主要是形成輪廓板的曲面；二是淺槽打孔，左邊是為了隨型的要求。

 

　　看看兩種工藝有什么影響。這是25mm葉片上經常用的60密度的PVC項目，在我們公司代碼是H60，這是常用葉片上的產品。如果芯材的總量按密度是150kg/㎡，樹脂的消耗量單面是1mg。灌注之后是2.5公斤，我們關注一下重量。

 

　　輪廓板利用同樣的面積，重量稍微降了一點，因為切割的損耗從1.5降到1.4，它從2平方增加到3平方，這帶來了樹脂在表面的消耗從剛才的1kg/㎡上升到2kg/㎡。這個是沒有打孔，樹脂為了填充這個空間需要增加2.1kg填充，這樣2.5kg加上2.1kg，平板是1.0kg，打孔之后達到了4.6kg，希望大家關注這些數字。最近我們在客戶中開展了工作，就是希望把4.6繼續下降，下降到合理水平。樹脂消耗總量包含了芯材表面吸收量、芯材樹脂消耗量、導流網上耗材的消耗量。

 

　　三、葉片制造工藝的優化

 

　　根據生產消耗，我們提出了優化的想法。我們都很清楚殼體是沿著長度方向曲率變化比較小，沿著寬度和舷向比較大的幾何造成。所以，通常來講樹脂灌注的時候，導流管方向是水平葉片方向，流管方向是垂直葉片或者隨著葉片流動。根據這樣的特點，為什么要用雙向的導流槽提供流動，其實單向的導流槽完全可以滿足葉片灌注的要求，所以采用單向，這是可以垂直。大多數面積是單向彎曲，所以葉片沿著葉片長度切，我們稱之為單曲面的輪廓板，這兩個部分正好是垂直的。

 

　　淺槽可以淺項開。所以表面處理的優化選擇很簡單，原則上就是去處不需要的切縫和槽孔，減少額外的體積和暴露面積對樹脂的吸收，根據取率的特點選擇合理的特點，最后是根據灌注工藝樹脂流動的需要選擇淺槽的打孔方式。同時我們可以選擇單向開淺槽的方式，就可以免去導流網的消耗。

 

　　優化時需要考慮的問題：一是葉片結構設計，這是我們經常遇到的阻力，我們開辟了葉片結構方式；二是葉片重量，我們減少重量，就是葉片還在窗口范圍內；三是芯材套材設計和成本以前是90度的開槽，現在是單向開槽，芯槽消耗就會降低一些；四是耗材的使用、樹脂的消耗；五是灌注時間和占模時間有改進；六是工時會下降。

 

　　我們在做優化項目的時候，希望和客戶和葉片客戶的采購、質量、生產、結構設計、研發五大部門一起磋商，制定共同的優化目標。

 

　　四、優化案例

 

　　案例：這是我們和一個歐洲客戶表面處理優化合作的案例，這是優化輕木和泡沫的表面處理方式，降低樹脂消耗量，減少輔料。我們采用的是輕木泡沫混合芯材葉型，我們計算時容易忽略的因素是局部曲面切縫張角，我們公司做了軟件，把各種因素都考慮進去，做到精準的理論值計算。

 

　　我們1-2.2米到11.8-14.2米兩個方式驗證殼體兩個局部分段模具上的全寬度驗證試驗，推進樹脂流動完整度和纖維浸潤程度，然后是首只殼體試制，然后進行試制，在這樣的案例上我們保留了局部導流網，這個地方沒有芯材還是全導流網覆蓋，但是在其他的芯材區域已經做到了免復材，沒有導流網，結果是非常成功的。

 

　　最后的結果統計是樹脂消耗總量減少了7%，導流網用量節省了65%，灌注時間減少了20分鐘，耗材鋪放和情理時間減少了30分鐘，單之葉片降本呈遞了600歐元。其他的成本還沒有計算進去。

 

　　五、創建項目

 

　　創建項目要業型選擇、殼體腹板部件選擇，確認制約因素，選擇合理的優化方案理論計算、試驗和試制，論證實際值和理論值的差異。但這里強調的是無論怎么優化，有一個最大的原則是要保證批量生產的穩定和質量的穩定。

 

　　六、戴鉑概況

 

　　戴鉑是六十多年研發制造高性能三明治夾芯復合材料及體解決方案的經驗，總部在熔點，全球有7個生產基地，有6個銷售子公司，有本地的支持團隊，我也是負責本地支持的技術經理。全球分布情況在各個地區都有生產基地和銷售分公司，在中國是在江蘇的昆山和張家港，距離這里不遠，希望各位同仁有機會可以到我們這里考察交流。

 

　　（內容來自現場速記，未經本人審核）