長さはなんと9.5メートル！ Voxeljet、風力タービン製造用の大型3Dプリンターを開発

2021年9月18日、南極のクマの発見、GEリニューアブルエナジーからの最近の発表では、風力タービンの効率的な生産を実行するためにvoxeljetおよびFraunhofer IGCVと協力すると説明されました。
△大型風力タービンブレード。出典: GE Renewable Energy 再生可能エネルギーは、使用が劇的に増加している技術となっており、この分野の重要な要素は風力発電です。風力エネルギーは、風がタービンの上を通過するときにタービンが回転することによって生成されます。大口径ブレードを備えた風力タービンはエネルギー変換効率が最も高くなりますが、ブレードが大きいとタワーも大きくなり、そうでないとブレードの先端が地面にぶつかってしまいます。言い換えれば、将来の風力タービンは巨大な規模で建設するのが最善であり、それが問題を引き起こします。
従来の工場でこれらの巨大な部品を製造するには、それらを建設現場に輸送する必要があります。通常、建設現場は風向きが最も良い場所に設置する必要がありますが、多くの場合、その場所は工場から遠く離れた場所であったり、適切な道路アクセスがない場所であったりします。
大型部品の輸送には、サイズ制限が厳しい道路網を横断する必要もあります。場合によっては、大型のアイテムを複数のコンポーネントに分解して現場で組み立てる必要があり、追加の配送コストも発生することになります。
排出量削減に取り組んでいる業界にとって、これは成功物語とは言えない。
△Voxeljet 3Dプリントのプロセス。出典: GE Renewable Energy 現在業界で導入されている新しいコンセプトは、より大きなコンポーネントを現場で直接生産することです。 Voxeljet 社の装置は、大規模な鋳造の鋳型となる砂型を印刷します。 GE リニューアブルエナジーは次のように述べている。「部品によっては長さが 9.5 メートル (31 フィート) にもなります。当社が開発中の AdvanceCasting Cell (ACC) 3D プリンターは、ドイツ連邦経済エネルギー省から財政支援を受け、GE Haliade-X のナセル 2 の部品を鋳造するための金型を印刷するために使用されます。各部品の重量は 60 トン以上です。この生産モデルにより、金型の作成時間が 10 週間以上からわずか 2 週間に短縮されます。」
△大型タービン部品の鋳造工程。出典: GEリニューアブルエナジー
Voxeljet 社はこの役割を担うために、より大型の 3D プリンターを開発する予定ですが、バインダージェッティングプロセスは簡単に拡張できるため、問題は発生しないはずです。しかし、同社はこれまでこのサイズのデバイスを製造したことがない。現時点で同社最大のマシンは、造形容積が 4000 x 2000 x 1000 mm の巨大な VX4000 です。これは小さな家ほどの大きさだが、仮想の「VX10000」はそれよりかなり大きく、新しい3Dプリンターを建設現場の近くに設置し、最大60トンのタービン部品の鋳造品を製造することが目的だ。
GE リニューアブルエナジーのシニアアディティブデザインエンジニアであるフアンパブロシリア氏は、次のように述べています。「3D プリントされた金型は、表面仕上げ、部品の精度、一貫性の向上による鋳造品質の向上など、多くの利点をもたらします。さらに、砂バインダージェット金型やアディティブツールは、最適化された設計により加工時間やその他の材料コストを削減し、コスト削減を実現します。この前例のない生産技術は生産効率を変革し、先進国での現地生産を可能にします。これは、洋上風力発電による地域経済発展のメリットを最大化したいお客様にとって、重要な前進です。」
Voxeljet は、出荷港に 3D プリンターを設置し、そこでタービン部品を鋳造し、それを直接船に積み込んで海上の建設現場に運ぶことを計画している。つまり、3D プリンターと鋳造作業は、海路で輸送して広大な沖合地域に提供できるため、ある地域に一度設置するだけで済みます。
Voxeljet の CEO である Ingo Ederer 博士は次のように付け加えています。「オフサイトのオンデマンド 3D 印刷は、鋳造部品の小ロット生産に多くのメリットをもたらしますが、3D 印刷システムをオンサイトで運用することで、この技術の能力をフルに活用できます。洋上風力タービンの需要を考えると、これはプロジェクトのスケジュールと高い市場要件を満たすのに大いに役立ちます。当社は、効率的なバインダージェッティング技術と大規模な産業用 3D 印刷の経験を組み合わせて、20 年以上にわたって鋳造業界の顧客にサービスを提供してきました。3D 印刷を真の産業製造の領域に持ち込むことが当社の使命であるため、この画期的なプロジェクトに参加できることを非常に嬉しく思っています。」
印刷システムの最初の試験運用は来年初めに行われる予定だと報じられている。この措置により、洋上風力エネルギー建設がより効率的かつ環境に優しいものになるため、これは voxeljet にとって非常に良い動きです。また、これは長期的な計画となるだろう。風力エネルギーの需要は将来的にも高まるばかりであり、彼らが設置する「港湾プラント」は今後何年にもわたって稼働することになるからだ。

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