Обработка с ЧПУ: движущая инновации в секторе зеленой энергетики

Энергетический сектор — кровь современного общества, питание всех наших устройств и промышленности непрерывно. Следовательно, это постоянное, бдительное производство энергии требует всевозможного передового оборудования, от гидравлических клапанов для нефтегазовой отрасли до солнечных элементов до деталей ветряных турбин. ЧПУ было критически важно в создании этих сложных устройств.

Помимо авиакосмической и автомобильной, энергетическая промышленность — одно из крупнейших применений обработки с ЧПУ. Однако энергетическая отрасль находится на повороте, где ей может придется освободить место для новых, более зеленых форм энергии рядом с конвенциональными источниками энергии, или (более радикально) отказаться от нефти и газа в пользу возобновляемых полностью. В конце концов, сектор возобновляемой энергии рос на 5% каждый год с 2007 по 2017 год, с большим количеством инициатив и растущей глобальной поддержкой, также увеличивающейся.

В целом, детали ЧПУ и передовые обработки повысят качество и эффективность инструментов и деталей генерации энергии. Эта статья рассмотрит некоторые основные способы, которыми ЧПУ играет решающую роль в этом сдвиге.

Ветровая энергия

Производство ветровой энергии требует долговечных, долгоживущих деталей, которые могут выдерживать огромное напряжение, сохраняя точность. Производителям нужно производить точные лопасти для управления ветровым давлением с минимальным износом. Обработка металлов и углеродного волокна была критически важна не только в производстве лопастей, но и в деталях вроде гигантских подшипников, регулирующих угол. С использованием ЧПУ гигантские подшипники в механизме регулировки ветряной турбины могут быть изготовлены с точностью, обычно зарезервированной для более мелких деталей. Поскольку это массивные детали, чья подвижность серьезно влияет на их производительность, они (как лопасти самолетных двигателей) должны быть невероятно точными.

В целом, многоцелевые токарные станки используются для шестерен, корпусов редукторов и роторов. Учитывая размер средней ветряной турбины, она требует больших, тяжелых станков, с примерно 90% производства шестерен, включающих резание металла. В наши дни это доминирует фрезерованием шестерен, используя гоб или дисковые резаки. Аналогично, станки с ЧПУ для сверления часто используются для обработки отверстий в трубчатых теплообменниках для различных энергетических систем.

С ветряными турбинами и ветряками есть потребность в станках с ЧПУ, которые обрабатывают урезанные углеродные пластики или стекловолоконные материалы. В терминах материалов, стекловолокно с полым ядром, алюминий и легкие деревы также могут использоваться для роторных лопастей. Профиль лопасти большинства роторных лопастей довольно похож на самолетов, поэтому эти машины требуют довольно серьезной точности.

Солнечная энергия

Помимо самих солнечных панелей, есть различные детали, которым нужна точная обработка, вроде рам, задних рельсов и несущих рельсов. Фрезерные и сверлильные станки идеальны для таких проектов и многие компании маркетируют свои станки с ЧПУ как специально для производства деталей солнечных панелей. Даже крупные производственные линии солнечных панелей включают множественные типы процессов ЧПУ вроде резки и сверления, но также требуют множественные не-ЧПУ процессы в сочетании с операторами, работающими одновременно.

Поскольку производственные линии могут быть массивными и громоздкими, компании вроде Fanuc предлагают универсальные роботизированные манипуляторы, которые могут обрабатывать формы с большей гибкостью и экономией рабочего пространства. Аналогично, компании вроде Beam cut предлагают софт, специализирующийся на фабрикации солнечных панелей, упрощающий процесс и требующий только одного человека для управления. Это один из способов, которыми ЧПУ освобождает пространство и использование труда.

Производители солнечных панелей очень часто используют токарные центры и ниточные резаки для рам и корпусов. Плазменные и волоконно-лазерные резаки часто специализируются на производстве солнечных панелей, с различными лазерами, часто используемыми для разделения самих панелей. Аналогично, компании вроде Protolabs включают смесь обработки с ЧПУ и 3D-печати для производства солнечных панелей. Это указывает на то, что может быть место для гибридного производства в солнечной энергетической отрасли.

Гидроэнергетика

Гидроэлектрические турбины и генераторы — не просто массивные машины. Они также должны быть долговечными против давления и водных повреждений и составлены из металлов, обладающих этими же качествами, часто используя углеродную и нержавеющую сталь детали. Компании по всему миру используют технологии ЧПУ для производства всех видов компонентов от простых валов и втулок до корпусов гидротурбин, рабочих колес и крышек.

Это включает обычные токарную, растачивательную и фрезерную обработку, но часто на массивном масштабе, в зависимости от потребностей станции. Для справки, Canyon Hydro в Северной Америке использует 7-осевой фрезерный станок с ЧПУ, способный фабриковать пельтонские и францисские гидроэлектрические турбины до 16 футов в диаметре весом 25 тонн. Станок с ЧПУ корректирует незначительные (но потенциально влиятельные) несовершенства в турбине. Это среди многих других машин в их фабрикационном центре. На еще более крупном масштабе, станки Voith Hydro's York обрабатывают заготовки, которые могут быть свыше 42' (12,80 м) в диаметре и весить более 350 тонн (317,5 т).

Помимо турбин, фрезерование с ЧПУ и другие технологии обработки используются для разработки затворов плотин и гидроэлектрических станций. В определенных случаях рост различных станков с ЧПУ позволил производить такие детали на месте, вместо привоза их с далекого завода.

В целом, мир зеленой энергии извлекает огромную выгоду из обработки с ЧПУ и современных технологий. Мы лишь притронулись к поверхности их возможностей, но уже есть так много применений, преимуществ и кейсов.