此前，Orbital Composites與ORNL合作過(guò)3D打印風(fēng)電葉片模具，也與UMaine聯(lián)合研發(fā)過(guò)120英尺長(zhǎng)3D打印機(jī)。該公司一直在移動(dòng)機(jī)器人增材制造領(lǐng)域開(kāi)展持續(xù)創(chuàng)新，Orbital Composites首創(chuàng)了使用十二軸機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)非平面增材制造的模塊化平臺(tái)，在多個(gè)連續(xù)碳纖維和玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性/熱固性復(fù)合材料增材制造的成功案例之后，該公司的愿景是最終實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度超過(guò)100米的大型風(fēng)電葉片的整體增材制造。模塊化平臺(tái)系統(tǒng)的ORB OS指令軟件現(xiàn)已支持多機(jī)器人協(xié)作。

 

    該項(xiàng)目希望幫助解決風(fēng)能行業(yè)仍面臨的諸多挑戰(zhàn)，例如，據(jù)Orbital稱，低成本能源有望在2050年達(dá)到全球能源需求的35％（受風(fēng)電葉片成本的降低所驅(qū)動(dòng)）。對(duì)更高陸上風(fēng)電效能的追求，迫使運(yùn)營(yíng)商到更多人跡罕至地區(qū)建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)。此外，受限于公路和鐵路基礎(chǔ)設(shè)施，在美國(guó)僅能運(yùn)輸長(zhǎng)度在53-62米之間的風(fēng)電葉片，從而限制了未來(lái)降低成本的潛力。法國(guó)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)（IEA）的一項(xiàng)具有里程碑意義的研究表明，風(fēng)電葉片的現(xiàn)場(chǎng)制造是未來(lái)繼續(xù)降低風(fēng)能成本所需的變革性顛覆技術(shù)之一。

 

    因此，使用Orbital Composites的集裝箱機(jī)器人可以令現(xiàn)場(chǎng)制造成為可能。“集裝箱是全球物流運(yùn)輸中用途最廣泛、成本最低的方法。” Orbital Composites聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Amolak Badesha說(shuō)， “如果將3D打印物料裝載在集裝箱中進(jìn)行運(yùn)輸，則可以大大降低模具運(yùn)輸成本。模塊化的移動(dòng)機(jī)器人構(gòu)成移動(dòng)工廠，可實(shí)現(xiàn)全球物流。”

 

    移動(dòng)工廠也可以解決起重機(jī)的使用難題，特別是當(dāng)海上風(fēng)機(jī)的尺寸越來(lái)越大時(shí)。“海上風(fēng)電安裝船的龐大規(guī)模是陸地起重機(jī)所無(wú)法比擬的。” Amolak說(shuō)，“如果可以將集裝箱移動(dòng)工廠直接放置在塔架下方，則可以將葉片提升和維修系統(tǒng)整合到集裝箱上部結(jié)構(gòu)中。”

 

    Orbital Composites的創(chuàng)新增材制造工藝提案與傳統(tǒng)葉片制造工藝相比，可將制造和運(yùn)輸成本降低25％以上，在提高生產(chǎn)速度并減少人工的同時(shí)，甚至能減少50％以上的新型葉片設(shè)計(jì)周期，使OEM商能夠以更高的效率和更低的能源成本（COE）生產(chǎn)各種經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化的風(fēng)電葉片。

 

    UMaine還將聯(lián)合其海上風(fēng)電實(shí)驗(yàn)室，測(cè)試風(fēng)電葉片的強(qiáng)度和增材制造風(fēng)電葉片的疲勞老化性能，以及它們對(duì)雷擊的承受能力。

 

    “我們將推動(dòng)移動(dòng)制造和嵌入式傳感器的研發(fā)，制造一種全新類型的可維修風(fēng)電葉片。”Orbital Composites公司聯(lián)合創(chuàng)始人及首席科技官Cole Nielsen表示，“數(shù)字孿生操作系統(tǒng)和可移動(dòng)式工業(yè)4.0機(jī)器人使風(fēng)電系統(tǒng)能夠被監(jiān)測(cè)、評(píng)估、調(diào)整和修復(fù)。移動(dòng)機(jī)器人是真正的顛覆性技術(shù)。”

 

    這項(xiàng)聯(lián)合任務(wù)的技術(shù)目標(biāo)是使風(fēng)電葉片的現(xiàn)場(chǎng)制造成為可能，據(jù)Orbital Composites稱，顛覆當(dāng)前的風(fēng)電行業(yè)是很有可能的；一旦該技術(shù)成功，風(fēng)電葉片的長(zhǎng)度有可能會(huì)飆升。

 

    不僅是風(fēng)電行業(yè)，100米長(zhǎng)的連續(xù)纖維結(jié)構(gòu)甚至可能會(huì)在不久的將來(lái)對(duì)包括火箭在內(nèi)的其他行業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。