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

 

    該項目希望幫助解決風能行業(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年達到全球能源需求的35％（受風電葉片成本的降低所驅(qū)動）。對更高陸上風電效能的追求，迫使運營商到更多人跡罕至地區(qū)建設風電場。此外，受限于公路和鐵路基礎設施，在美國僅能運輸長度在53-62米之間的風電葉片，從而限制了未來降低成本的潛力。法國國際能源機構(gòu)（IEA）的一項具有里程碑意義的研究表明，風電葉片的現(xiàn)場制造是未來繼續(xù)降低風能成本所需的變革性顛覆技術(shù)之一。

 

    因此，使用Orbital Composites的集裝箱機器人可以令現(xiàn)場制造成為可能。“集裝箱是全球物流運輸中用途最廣泛、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， “如果將3D打印物料裝載在集裝箱中進行運輸，則可以大大降低模具運輸成本。模塊化的移動機器人構(gòu)成移動工廠，可實現(xiàn)全球物流。”

 

    移動工廠也可以解決起重機的使用難題，特別是當海上風機的尺寸越來越大時。“海上風電安裝船的龐大規(guī)模是陸地起重機所無法比擬的。” Amolak說，“如果可以將集裝箱移動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，可將制造和運輸成本降低25％以上，在提高生產(chǎn)速度并減少人工的同時，甚至能減少50％以上的新型葉片設計周期，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)過現(xiàn)場優(yōu)化的風電葉片。

 

    UMaine還將聯(lián)合其海上風電實驗室，測試風電葉片的強度和增材制造風電葉片的疲勞老化性能，以及它們對雷擊的承受能力。

 

    “我們將推動移動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)和可移動式工業(yè)4.0機器人使風電系統(tǒng)能夠被監(jiān)測、評估、調(diào)整和修復。移動機器人是真正的顛覆性技術(shù)。”

 

    這項聯(lián)合任務的技術(shù)目標是使風電葉片的現(xiàn)場制造成為可能，據(jù)Orbital Composites稱，顛覆當前的風電行業(yè)是很有可能的；一旦該技術(shù)成功，風電葉片的長度有可能會飆升。

 

    不僅是風電行業(yè)，100米長的連續(xù)纖維結(jié)構(gòu)甚至可能會在不久的將來對包括火箭在內(nèi)的其他行業(yè)領域產(chǎn)生重大影響。