3D打印混凝土桩基 实现海上风力发电
发表日期:2020-05-13  浏览:40次    来源:中关村在线
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普渡大学的工程师正在研究利用3D打印混凝土桩基,来固定海上的风力涡轮发电机。研究人员正在与RCAM Technologies合作,后者致力于借助混凝土3D打印技术开发陆上和海上的风能。  

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海上风力发电 

 

普渡大学土木工程学院教授Pablo Zavattieri表示:“目前用于制造浮动式风力涡轮机锚点的材料是钢材,但混凝土则来得更便宜。” 

 

美国沿海的风能如果能够全部用来发电,那么将实现美目前全部发电厂总发电量的两倍以上。但是,现代海上风力涡轮机的风车高塔和地基太大,以致无法在公路或铁路上运输。现有的一次性现场施工方法过于昂贵,并且对于大量制造桩基和塔架而言太慢,尤其是港口堆场的空间又非常紧张。  

 

另外,常规的混凝土制造方法还需要模具以将混凝土按照预期的形状塑形,这增加了成本并限制了设计的可能性,而3D打印将免除模具的费用。RCAM基于混凝土增材制造的创新工艺与传统方法相比,使用低成本的本地采购混凝土,可将桩基和塔架的制造、运输和安装成本降低80%之多,并通过自动化工序将生产速度提高多达20倍。 

 

普渡大学研究团队正在开发一种方法,将机械臂与混凝土泵集成在一起以制造风力涡轮机的下部底座和桩基。当前的研究重点是通过配制特殊的混凝土来扩大3D打印的规模,使用水泥、沙子和骨料的混合物以及化学添加剂,来控制混凝土仍处于未凝固状态时的形状稳定性。  

 

普渡大学材料工程学教授Jeffrey Youngblood说:“海上风力发电是测试3D打印的近乎完美的平台。我们的目的是了解3D打印混凝土的可行性和结构行为,这种规模远远超过之前在实验室中的研究。” 

 

研究人员将确定重力如何影响大型3D打印结构的耐久性。一般而言,按比例放大的研究也可以用于结构优化和加固。 

 

普渡大学的土木工程教授James H.和Carol H. Cure的Jan Olek说:“在特定结构中3D打印几何形状,并借助钢筋骨架来强化,都可能带来良好的优化和增强结构的效果。” 

 

这项研究正在大型土木工程研究实验室中进行。普渡大学的土木工程学教授兼博文实验室主任Amit Varma,以及土木工程学助理教授Christopher Williams正在协助部署3D打印机器人,作为莱尔土木工程学院材料工程和结构工程专业组内部项目的一部分。