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

2018-03-31 來源：東方風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)作者：御風(fēng)者瀏覽數(shù)：1285

第四屆中國國際風(fēng)電復(fù)合材料高峰論壇（CWPC2018）于2018年3月30日上午在江蘇省阜寧縣天鵝湖大酒店隆重召開，來自海內(nèi)外的200多個企業(yè)、600多余位風(fēng)電行業(yè)、復(fù)材行業(yè)的精英參加了本屆盛會。上午的開幕式結(jié)束之后，高峰論壇分別設(shè)置了新材料、新技術(shù)專場，設(shè)計運維優(yōu)化專場，新產(chǎn)品發(fā)布會專場，技術(shù)工藝創(chuàng)新專場，產(chǎn)業(yè)鏈對話專場等多個專場，將呈現(xiàn)大量精彩內(nèi)容。

　　戴鉑新材料（昆山）有限公司中國區(qū)技術(shù)經(jīng)理曾鳴在新材料、新技術(shù)專場做了題為《泡沫芯材表面處理的優(yōu)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(nèi)容實錄：

戴鉑新材料（昆山）有限公司中國區(qū)技術(shù)經(jīng)理曾鳴

　　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(chǎn)需要精益增效，配合2020年的風(fēng)火同價的大趨勢。作為芯材供應(yīng)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(jìn)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(dǎo)流技術(shù)

　　真空灌注應(yīng)用在葉片應(yīng)用以前，在很多行業(yè)都應(yīng)用。1999年，戴鉑在上世紀(jì)在灌注方面就做了很多研發(fā)，但當(dāng)時是傳統(tǒng)的，對造船和其他工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)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(yīng)用量。戴鉑地區(qū)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(dǎo)流網(wǎng)和其他的介質(zhì)，通過布管方案，介紹了灌注量。二十年前我們?yōu)榭蛻籼峁┝撕芏嗯嘤?xùn)、設(shè)計和現(xiàn)場工人的工藝培訓(xùn)方面的服務(wù)。

　　直到最近十年，它在風(fēng)電上得到了應(yīng)用。至今為止有一個細(xì)節(jié)在行業(yè)內(nèi)部還沒有得到太多人的關(guān)注，就是表面處理方式的優(yōu)化對關(guān)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(dǎo)流網(wǎng)對樹脂的流動阻力更小，樹脂的流動距離比導(dǎo)流網(wǎng)的傳遞更遠(yuǎn)，而且減少了管道的數(shù)量，進(jìn)一步降低了耗材的用量和對應(yīng)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(jìn)行了非常細(xì)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(jié)構(gòu)，雖然是閉孔結(jié)構(gòu)，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(tǒng)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(dǎo)流網(wǎng)、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(guān)系的部分，而且也沒有辦法改變的。

　　我們在葉片雙曲面結(jié)構(gòu)中，經(jīng)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(jīng)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(chǎn)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(guān)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(dá)到了4.6kg，希望大家關(guān)注這些數(shù)字。最近我們在客戶中開展了工作，就是希望把4.6繼續(xù)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(dǎo)流網(wǎng)上耗材的消耗量。

　　三、葉片制造工藝的優(yōu)化

　　根據(jù)生產(chǎn)消耗，我們提出了優(yōu)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(dǎo)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(jù)這樣的特點，為什么要用雙向的導(dǎo)流槽提供流動，其實單向的導(dǎo)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(shù)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(yōu)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(jù)取率的特點選擇合理的特點，最后是根據(jù)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(dǎo)流網(wǎng)的消耗。

　　優(yōu)化時需要考慮的問題：一是葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計，這是我們經(jīng)常遇到的阻力，我們開辟了葉片結(jié)構(gòu)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(nèi)；三是芯材套材設(shè)計和成本以前是90度的開槽，現(xiàn)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(jìn)；六是工時會下降。

　　我們在做優(yōu)化項目的時候，希望和客戶和葉片客戶的采購、質(zhì)量、生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、研發(fā)五大部門一起磋商，制定共同的優(yōu)化目標(biāo)。

　　四、優(yōu)化案例

　　案例：這是我們和一個歐洲客戶表面處理優(yōu)化合作的案例，這是優(yōu)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(jìn)去，做到精準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)行試制，在這樣的案例上我們保留了局部導(dǎo)流網(wǎng)，這個地方?jīng)]有芯材還是全導(dǎo)流網(wǎng)覆蓋，但是在其他的芯材區(qū)域已經(jīng)做到了免復(fù)材，沒有導(dǎo)流網(wǎng)，結(jié)果是非常成功的。

　　最后的結(jié)果統(tǒng)計是樹脂消耗總量減少了7%，導(dǎo)流網(wǎng)用量節(jié)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(jìn)去。

　　五、創(chuàng)建項目

　　創(chuàng)建項目要業(yè)型選擇、殼體腹板部件選擇，確認(rèn)制約因素，選擇合理的優(yōu)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(qiáng)調(diào)的是無論怎么優(yōu)化，有一個最大的原則是要保證批量生產(chǎn)的穩(wěn)定和質(zhì)量的穩(wěn)定。

　　六、戴鉑概況

　　戴鉑是六十多年研發(fā)制造高性能三明治夾芯復(fù)合材料及體解決方案的經(jīng)驗，總部在熔點，全球有7個生產(chǎn)基地，有6個銷售子公司，有本地的支持團(tuán)隊，我也是負(fù)責(zé)本地支持的技術(shù)經(jīng)理。全球分布情況在各個地區(qū)都有生產(chǎn)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(yuǎn)，希望各位同仁有機(jī)會可以到我們這里考察交流。

　　（內(nèi)容來自現(xiàn)場速記，未經(jīng)本人審核）

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