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Nuove sfide per la tecnologia di dosaggio nella produzione di pale per rotori
DOPAG è una delle aziende leader nello sviluppo della tecnologia di dosaggio utilizzata nella produzione di pale eoliche. Con il progredire della tecnologia delle turbine eoliche, aumentano anche le esigenze dei sistemi di dosaggio e miscelazione.
La progettazione e la costruzione delle turbine eoliche sono più che mai dominate dagli estremi. Da un lato, le turbine eoliche devono essere in grado di resistere a qualsiasi condizione atmosferica. La punta della pala del rotore può trovarsi ad affrontare velocità del vento fino a 400 km/h, mentre i bordi d'attacco rischiano di essere seriamente danneggiati dalla grandine, dall'interazione con gli uccelli o persino dalle gocce di pioggia. D'altra parte, i limiti di questi sistemi continuano a essere spinti verso nuovi estremi. Attualmente si stanno progettando pale di rotore con una lunghezza di circa 107 metri e il diametro del rotore risultante supererà notevolmente i 200 metri. Con l'aumento costante delle dimensioni delle pale, i bordi d'attacco delle ali devono essere particolarmente protetti per poter sostenere velocità periferiche elevate. Senza questa protezione, la durata di vita delle pale del rotore richiesta di oltre 20 anni non potrebbe quasi mai essere raggiunta, né sarebbe possibile ridurre l'elevato livello di manutenzione necessario per mantenere in funzione le centrali elettriche.
Comprensibilmente, tutto ciò rappresenta una sfida per la produzione di questi sistemi. Ciò è dovuto in parte al fatto che i componenti delle pale del rotore vengono ancora prodotti manualmente. Anche se ci sono state tendenze ad automatizzare il processo, non sono state ancora messe in pratica. È quindi ancora più importante che l'industria si adoperi per standardizzare i processi produttivi, come sta facendo. Solo in questo modo sarà in grado di ottenere una produzione efficiente e di garantire una qualità elevata e costante dei componenti. Ciò riguarda in particolare la riduzione dei tempi di ciclo dello stampo delle forme di lama ad alta intensità di investimento, per cui il processo di infusione e l'incollaggio della lama dopo la fase di indurimento devono essere resi più efficienti.
Le quantità di materiale sono in costante aumento.
Per questo motivo, soprattutto nel campo della tecnologia di dosaggio, si richiedono soluzioni in grado di offrire la massima precisione, affidabilità e riproducibilità allo stesso tempo. A seconda delle applicazioni, i materiali bicomponenti, in particolare le resine epossidiche e poliuretaniche, vengono costantemente lavorati sia in piccole che in grandi quantità. Ad esempio, i requisiti relativi alle quantità di resina adesiva utilizzata per l'incollaggio delle pale dei rotori sono aumentati notevolmente fino a superare i 300 litri per sistema di dosaggio. DOPAG tiene conto di questi requisiti nella progettazione dei suoi sistemi di dosaggio e miscelazione. Il portafoglio completo del produttore offre una soluzione chiavi in mano per qualsiasi applicazione. Il sistema di dosaggio eldomix lavora materiali bicomponenti a bassa e media viscosità a base di epossidici e poliuretano, il che lo rende un'opzione ideale per numerose applicazioni nella produzione di pale di rotori. Un esempio è la Leading Edge Protection (LEP), un'applicazione per la protezione efficace delle punte delle pale dei rotori. Il processo prevede il dosaggio e la miscelazione da parte di eldomix di un poliuretano bicomponente, che viene poi applicato manualmente sul bordo d'attacco.
Dosaggio ad alto volume della resina per infusione
Solo per la struttura interna della pala del rotore, vengono dosati, miscelati e infusi più di 2.000 kg di resina epossidica: un compito enorme, per il quale DOPAG ha progettato il sistema di dosaggio compomix. Può trattare fino a 60 litri di resina epossidica al minuto, mantenendo un'accuratezza di dosaggio fino a +/- 1 percento. Durante il processo di infusione, i prodotti semilavorati in fibra e le strutture a sandwich vengono introdotti in uno stampo aperto e viene preparata un'apparecchiatura che genera il vuoto. La resina viene quindi applicata tramite tubi e valvole di infusione.
Lavorazione di adesivi in grandi quantità
DOPAG gluemix è un sistema di dosaggio ad ingranaggi progettato specificamente per la lavorazione di grandi quantità di adesivi nella produzione di pale di rotori. Quando si incollano pale di rotori delle attuali dimensioni standard (da 55 a 70 metri), sono necessari oltre 600 kg di colla per ogni pala. Le quantità diventano ancora più estreme con le nuove generazioni di pale, arrivando a circa 1.000 kg per pala. Per componenti di dimensioni maggiori e quindi quantità di colla più elevate, è disponibile un sistema di dosaggio che può produrre oltre 700 kg di miscela di resina senza bisogno di cambiare il tamburo. Il materiale viene riempito senza aria in una stazione di rifornimento nei contenitori permanenti del sistema di dosaggio. Lo svuotamento dei fusti dal materiale residuo aumenta la sostenibilità del processo, consentendo un prezioso risparmio di materiale e di costi.
Protezione superficiale di alta qualità
Per garantire una stabilità e un'efficienza durature delle pale del rotore, l'intera superficie viene trattata con un gel o un topcoat di alta qualità. Lo strato viene applicato al composito o introdotto direttamente nello stampo come gel coat in-mould. DOPAG gelcomix è un sistema di dosaggio progettato proprio per questo tipo di applicazione. Il materiale bicomponente, solitamente un poliuretano, viene preparato efficacemente dal sistema gelcomix prima di essere applicato manualmente.
Conclusioni
L'industria dei compositi in generale sta vivendo da anni una crescita costante. I componenti realizzati con plastiche rinforzate con fibre, utilizzati nella produzione di turbine eoliche, sono richiesti in molti altri settori. Il tasso di innovazione è molto elevato e questo vale anche per la produzione di pale del rotore, dove la progettazione punta a dimensioni sempre maggiori. In linea con queste tendenze, la tecnologia di dosaggio dovrà offrire soluzioni più solide in futuro. I sistemi di dosaggio e miscelazione devono essere in grado di processare in modo affidabile le crescenti quantità di materiale e contribuire alla standardizzazione dei processi produttivi. Chiunque voglia rimanere competitivo dovrà tenere il passo con questo sviluppo e offrire al mercato le soluzioni corrispondenti.