CN110625944A - 一种风力发电机叶片模具的3d打印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种风力发电机叶片模具的3D打印方法，首先设计打印参数，规划模架分区，然后搭建各分区的模架并进行组装，在每个区域的模架四周均安装若干环绕模架分布的监测探头，分配3D打印机用料，最后从某一区域开始进行3D打印，监测探头实时采集模具参数，反馈给上位主机，上位主机根据现有参数，对打印成品进行成品预估建模，若满足设计预期则对下一区域进行打印，若发现设计存在缺陷则反馈缺陷，由设计人员重新对参数进行重新设计，重新开始打印。本发明根据叶片模具的3D打印过程需求划分出不同的打印区域，逐个区域对叶片模具进行打印，能够及时将实际参数反馈给设计人员与预设参数进行对比，方便对设计进行修改和调整。
Description
技术领域
本发明涉及风力叶片制造领域，具体是一种风力发电机叶片模具的3D打印方法。
背景技术
风能是可持续性和可靠性方面最有前途的资源之一，但所使用的风机技术仍不完善。叶片作为风力机的关键部件,其良好的设计、可靠的质量和优越的性能保证了机组的正常运行,也决定了风机的发电性能和功率。平均涡轮叶片的大小意味着测试和原型设计可能过于昂贵和耗时。
3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。使用3D打印技术可以大大缩短新涡轮叶片的原型设计阶段。 用于制造模具的传统方法非常耗时且耗费劳动力，并且每个新的模型原型将需要大约16个月的时间才能完成，然后叶片最终可以建成并在其上进行测试。 3D打印模具将这一次缩短到仅仅三个月。
为了制造叶片模具，桑迪亚国家实验室与3D打印领域的领导者橡树岭国家实验室以及全美最大的风力涡轮机叶片独立制造商TPI Composites合作，开发出由3D打印模具制造的第一台风力发单机的巨大叶片，并由此获得了技术转让联邦实验室联盟的2018年国家技术焦点奖。
随着科技技术的进步，基于3D打印技术的叶片模具生产方案越来越完善，然而3D打印技术的缺陷决定了其仍然无法完全代替传统的生产方法进行批量化生产，其主要优势还在于大大缩短新涡轮叶片的原型设计阶段，方便设计人员根据打印出的原型模具对叶片的参数进行调整和重新设计。现有的3D打印技术均为设计好打印方案后一次打印成型，整体工艺流程仍然需要将近3个月的时间，若发现模具不符合设计规划或者研发人员对结构有了其它改进，需要全部修改参数从头开始。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种风力发电机叶片模具的3D打印方法，根据叶片模具的3D打印过程需求划分出不同的打印区域，逐个区域对叶片模具进行打印，能够及时将实际参数反馈给设计人员与预设参数进行对比，方便对设计进行修改和调整。
本发明包括以下步骤：
1）设计打印参数，规划模架分区；
2）搭建各分区的模架并进行组装；
3）在每个区域的模架四周均安装若干环绕模架分布的监测探头；
4）根据设计需要，分配3D打印机用料；
5）从某一区域开始进行3D打印，监测探头实时采集模具参数，反馈给上位主机，上位主机根据现有参数，对打印成品进行成品预估建模，若满足设计预期则对下一区域进行打印，若发现设计存在缺陷则反馈缺陷，由设计人员重新对参数进行重新设计，重新开始打印。
进一步改进，步骤1）所述的模架分区包括叶根分区，中轴分区，前翼分区，后翼分区和叶尖分区。
进一步改进，步骤5）所述的打印过程顺序依次为叶根分区、中轴分区、叶尖分区、前翼分区和后翼分区。
进一步改进，步骤4）所述的用料分配过程根据步骤1）中的分区规划顺序，独立准备每个分区所需材料。
本发明有益效果在于：根据叶片模具的3D打印过程需求划分出不同的打印区域，逐个区域对叶片模具进行打印，能够及时将实际参数反馈给设计人员与预设参数进行对比，方便对设计进行修改和调整。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
本发明一种具体实施方式包括以下步骤：
1）设计打印参数，规划模架分区，所述的模架分区包括叶根分区，中轴分区，前翼分区，后翼分区和叶尖分区。
2）搭建各分区的模架并进行组装。
3）在每个区域的模架四周均安装若干环绕模架分布的监测探头。
4）根据步骤1）中的分区规划顺序，独立准备每个分区所需材料。
5）依次按照叶根分区、中轴分区、叶尖分区、前翼分区和后翼分区进行3D打印，监测探头实时采集模具参数，反馈给上位主机，上位主机根据现有参数，对打印成品进行成品预估建模，若满足设计预期则对下一区域进行打印，若发现设计存在缺陷则反馈缺陷，由设计人员重新对参数进行重新设计，重新开始打印。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种风力发电机叶片模具的3D打印方法，其特征在于包括以下步骤：
1）设计打印参数，规划模架分区；
2）搭建各分区的模架并进行组装；
3）在每个区域的模架四周均安装若干环绕模架分布的监测探头；
4）根据设计需要，分配3D打印机用料；
5）从某一区域开始进行3D打印，监测探头实时采集模具参数，反馈给上位主机，上位主机根据现有参数，对打印成品进行成品预估建模，若满足设计预期则对下一区域进行打印，若发现设计存在缺陷则反馈缺陷，由设计人员重新对参数进行重新设计，重新开始打印。
2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片模具的3D打印方法，其特征在于：步骤1）所述的模架分区包括叶根分区，中轴分区，前翼分区，后翼分区和叶尖分区。
3.根据权利要求2所述的风力发电机叶片模具的3D打印方法，其特征在于：步骤5）所述的打印过程顺序依次为叶根分区、中轴分区、叶尖分区、前翼分区和后翼分区。
4.根据权利要求1或2所述的风力发电机叶片模具的3D打印方法，其特征在于：步骤4）所述的用料分配过程根据步骤1）中的分区规划顺序，独立准备每个分区所需材料。
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| CN201910883307.3A CN110625944A (zh) | 2019-09-18 | 2019-09-18 | 一种风力发电机叶片模具的3d打印方法 |
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| CN103587120A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-02-19 | 南京飓能电控自动化设备制造有限公司 | 一种叶片模具制造系统及叶片模具制造方法 |
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