ES2978046T3 - Procedimientos para fabricar una estructura de torre de turbina eólica usando materiales con diferentes tasas de curado - Google Patents
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Abstract
Un método para fabricar una estructura de torre de una turbina eólica incluye imprimir de forma aditiva al menos una parte de una forma de marco de la estructura de torre de la turbina eólica de un primer material sobre una base de la estructura de torre. Además, el primer material tiene una primera velocidad de curado. El método también incluye permitir que la parte de la forma de marco se solidifique al menos parcialmente. El método incluye proporcionar un segundo material alrededor y/o dentro de la parte de la forma de marco de manera que la parte de la forma de marco proporcione soporte para el segundo material. El segundo material incluye un material cementoso que tiene una segunda velocidad de curado que es más lenta que la primera velocidad de curado, y las diferentes velocidades de curado reducen el tiempo de impresión neto para la estructura general. Además, el método incluye permitir que el segundo material se solidifique al menos parcialmente para formar la estructura de torre. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimientos para fabricar una estructura de torre de turbina eólica usando materiales con diferentes tasas de curado
Campo
[0001]La presente divulgación se refiere en general a torres de turbina eólica y, más en particular, a procedimientos para fabricar estructuras de torre de turbina eólica usando materiales que tienen diferentes tasas de curado (“cure rates”).
Antecedentes
[0002]La energía eólica se considera una de las fuentes de energía más limpias y más ecológicas disponibles en la actualidad, y las turbinas eólicas han obtenido una creciente atención a este respecto. Una turbina eólica moderna típicamente incluye una torre, un generador, una caja de engranajes, una góndola y una o más palas de rotor. Las palas de rotor captan energía cinética del viento usando principios laminares conocidos. Las palas de rotor transmiten la energía cinética en forma de energía de rotación para girar un eje que acopla las palas de rotor a una caja de engranajes o, si no se usa una caja de engranajes, directamente al generador. A continuación, el generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica que se puede distribuir en una red de suministro.
[0003]La torre de turbina eólica, en general, se construye con tubos de acero, secciones de hormigón prefabricadas o combinaciones de los mismos. Además, los tubos y/o las secciones de hormigón típicamente se forman fuera del emplazamiento, se envían al emplazamiento y, a continuación, se disponen conjuntamente para levantar la torre. Por ejemplo, un procedimiento de fabricación incluye formar anillos de hormigón prefabricado, enviar los anillos al emplazamiento, disponer los anillos uno encima del otro y, a continuación, asegurar los anillos entre sí. Sin embargo, a medida que las turbinas eólicas continúan creciendo en tamaño, los procedimientos de fabricación convencionales están limitados por las normas de transporte que prohíben el envío de secciones de torre que tengan un diámetro mayor de aproximadamente 4 a 5 metros. Por tanto, determinados procedimientos de fabricación de torres incluyen formar una pluralidad de segmentos de arco y asegurar los segmentos entre sí en el emplazamiento para formar el diámetro de la torre, por ejemplo, por medio de unión con pernos. Dichos procedimientos, sin embargo, requieren mucho trabajo y pueden llevar mucho tiempo. El documento WO 2015/065936 A2 se refiere a un proceso de fabricación aditiva de edificios y otras estructuras.
[0004]En vista de lo anterior, la técnica busca continuamente procedimientos mejorados para fabricar torres de turbina eólica. En consecuencia, la presente divulgación está dirigida a procedimientos para fabricar estructuras de torre de turbina eólica usando materiales que tienen diferentes tasas de curado. En particular, la presente divulgación está dirigida a procedimientos para fabricar estructuras de torre de turbina eólica que utilizan múltiples dispositivos de impresión aditiva que depositan diferentes materiales que tienen tasas de curado y resistencias variables.
Breve descripción
[0005]Los aspectos y ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, o pueden ser obvios a partir de la descripción, o se pueden aprender a través de la práctica de la invención.
[0006]En un aspecto, la presente divulgación está dirigida a un procedimiento para fabricar una estructura de torre de una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1. El procedimiento incluye imprimir de forma aditiva al menos una parte de una forma de armazón (“frame”) de la estructura de torre de la turbina eólica a partir de un primer material sobre una cimentación de la estructura de torre. El primer material tiene una primera tasa de curado. El procedimiento también incluye permitir que la parte de la forma de armazón de la estructura de torre se solidifique al menos parcialmente. Además, el procedimiento incluye proporcionar un segundo material alrededor y/o dentro de la parte de la forma de armazón de modo que la parte de la forma de armazón proporcione soporte para el segundo material. El segundo material tiene una segunda tasa de curado, siendo la segunda tasa de curado más lenta que la primera tasa de curado. Además, el procedimiento incluye permitir que el segundo material se solidifique al menos parcialmente para formar la estructura de torre.
[0007]En un modo de realización, proporcionar el segundo material alrededor y/o dentro de la parte de la forma de armazón puede incluir al menos uno de verter el segundo material en uno o más moldes colocados alrededor y/o dentro de la parte de la forma de armazón, pulverizar el segundo material alrededor y/o dentro de la parte de la forma de armazón, o imprimir de forma aditiva el segundo material alrededor y/o dentro de la parte de la forma de armazón.
[0008]De acuerdo con la invención, el procedimiento incluye formar uno o más huecos en el segundo material. En dichos modos de realización, el procedimiento puede incluir proporcionar un tercer material al menos parcialmente dentro del uno o más huecos para formar uno o más elementos de refuerzo en la estructura de torre. Por ejemplo, proporcionar el tercer material al menos parcialmente dentro del uno o más huecos puede incluir imprimir, verter y/o insertar el tercer material al menos parcialmente dentro del/de los hueco(s).
[0009]Por ejemplo, en determinados modos de realización, el/los elemento(s) de refuerzo puede(n) incluir, por ejemplo, uno o más sensores, cables o alambres alargados, cables o alambres helicoidales, barras de refuerzo (huecas o macizas), fibras de refuerzo (metálicas o poliméricas), anillos metálicos de refuerzo (circulares, ovalados, espirales y otros como puedan ser pertinentes) o acoplamientos, mallas y/o cualquier elemento como pueda ser conocido en la técnica para reforzar estructuras cementosas. En otros modos de realización, imprimir de forma aditiva el segundo material alrededor y/o dentro de la parte de la forma de armazón puede incluir imprimir de forma aditiva el primer material con el/los hueco(s) formado(s) en el mismo e imprimir el segundo material dentro del/de los hueco(s).
[0010]En varios modos de realización, el procedimiento puede incluir imprimir de forma aditiva uno o más elementos de intercambio de calor en al menos uno del primer material o el segundo material para controlar el proceso de curado. Por ejemplo, en dichos modos de realización, el/los elemento(s) de intercambio de calor puede(n) incluir uno o más alambres calefactores de resistencia y/o uno o más tubos de enfriamiento configurados para recibir un refrigerante a través de los mismos. Además, el/los elemento(s) de intercambio de calor también puede(n) incluir uno o más salientes para proporcionar refuerzo adicional a la estructura de torre.
[0011]En modos de realización particulares, los primer, segundo o tercer materiales pueden incluir un material cementoso, un material polimérico y/o un material metálico. En otro modo de realización, el procedimiento puede incluir proporcionar un material adhesivo entre uno o más del primer material y la cimentación, el primer material y el segundo material, el segundo material y el tercer material, y/o múltiples capas de los primer, segundo o tercer materiales.
[0012]Aún en otro modo de realización, los diversos materiales se pueden imprimir usando un dispositivo de impresión aditiva que incluye un primer cabezal de impresión para imprimir el primer material y un segundo cabezal de impresión para imprimir el segundo material. En dichos modos de realización, el dispositivo de impresión aditiva puede incluir además, al menos, un primer brazo robótico y un segundo brazo robótico. Como tal, el primer brazo robótico puede incluir el primer cabezal de impresión en un extremo distal del mismo para dispensar el primer material y el segundo brazo robótico puede incluir el segundo cabezal de impresión en un extremo distal del mismo para dispensar el segundo material.
[0013]En otro aspecto, la presente divulgación está dirigida a un procedimiento para fabricar una estructura de torre de una turbina eólica. El procedimiento incluye imprimir de forma aditiva una o más paredes de la estructura de torre de la turbina eólica de un material cementoso sobre una cimentación de la estructura de torre. La(s) pared(es) tiene(n) uno o más huecos formados en la(s) misma(s). Además, el material cementoso tiene una primera tasa de curado. El procedimiento también incluye permitir que el material cementoso se solidifique al menos parcialmente. Además, el procedimiento incluye imprimir de forma aditiva un material adicional dentro del uno o más huecos para reforzar la(s) pared(es). El material adicional tiene una segunda tasa de curado que es más lenta que la primera tasa de curado. Además, el procedimiento incluye permitir que el material adicional se solidifique al menos parcialmente para formar la estructura de torre.
[0014]Aún en otro aspecto, la presente divulgación está dirigida a un sistema para fabricar una estructura de torre de una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 11. El sistema incluye un dispositivo de impresión aditiva que tiene una estructura de armazón central y una pluralidad de brazos robóticos asegurados a la estructura de armazón central. Cada uno de los brazos robóticos incluye una pluralidad de cabezales de impresión. Más específicamente, los cabezales de impresión están configurados para imprimir al menos una parte de una forma de armazón de la estructura de torre de la turbina eólica con un primer material que tiene una primera tasa de curado sobre una cimentación de la estructura de torre. Además, los cabezales de impresión están configurados para imprimir un segundo material que tiene una segunda tasa de curado alrededor y/o dentro de al menos una parte del primer material de modo que el primer material proporcione soporte para el segundo material. Además, la pluralidad de cabezales de impresión está configurada para imprimir un tercer material que tiene una tercera tasa de curado dentro de uno o más huecos formados en el segundo material para reforzar la estructura de torre, siendo la segunda tasa de curado más lenta que la primera tasa de curado, siendo la tercera tasa más lenta que las primera y segunda tasas de curado. Además, el sistema incluye un controlador para controlar la pluralidad de brazos robóticos del dispositivo de impresión aditiva. Se debe entender que el sistema puede incluir además cualquiera de los rasgos característicos adicionales como se describe en el presente documento.
[0015]Estos y otros rasgos característicos, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y constituyen parte de esta memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la invención y, conjuntamente con la descripción, sirven para exponer los principios de la invención.
Breve descripción de los dibujos
[0016]Una divulgación completa y suficiente de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigida a un experto en la técnica, se expone en la memoria descriptiva, que hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:
la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 2 ilustra una vista en perspectiva parcial de un modo de realización de una estructura de torre para una turbina eólica fabricada con un dispositivo de impresión aditiva de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 3 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un dispositivo de impresión aditiva de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 4 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento para fabricar una estructura de torre de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación; y
la FIG. 5 ilustra un diagrama de flujo de otro modo de realización de un procedimiento para fabricar una estructura de torre de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación; y
la FIG. 6 ilustra un diagrama de bloques de un modo de realización de un controlador de un dispositivo de impresión aditiva de acuerdo con la presente divulgación.
Descripción detallada
[0017]Ahora se hará referencia en detalle a modos de realización de la invención, de los que se ilustran uno o más ejemplos en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la invención. De hecho, será evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance de la invención. Por ejemplo, se pueden usar rasgos característicos ilustrados o descritos como parte de un modo de realización con otro modo de realización para proporcionar todavía otro modo de realización. Por tanto, se pretende que la presente invención cubra dichas modificaciones y variaciones como vengan dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
[0018]En general, la presente divulgación está dirigida a procedimientos para fabricar estructuras altas (por ejemplo, torres altas que incluyen torres de turbina eólica, casas, puentes, etc.) usando el depósito automatizado de materiales cementosos por medio de tecnologías tales como fabricación aditiva, impresión 3D, depósito por pulverización, fabricación aditiva por extrusión, impresión de hormigón, depósito de fibras automatizado, así como otras técnicas que utilizan control numérico por ordenador y múltiples grados de libertad para depositar material. Más específicamente, los procedimientos de la presente divulgación incluyen imprimir grandes estructuras de hormigón con suficiente resistencia para aguantar cargas estructurales y externas durante el proceso de impresión, y a una tasa de depósito que sea rentable. En un modo de realización, por ejemplo, los procedimientos de la presente divulgación incluyen el uso de múltiples impresoras para depositar diferentes materiales con combinaciones de tasas de curado y resistencias para formar una única estructura de torre.
[0019]Más específicamente, en determinados modos de realización, una forma de armazón o esqueleto de curado rápido de la estructura de torre se puede imprimir con un material de resistencia relativamente baja, y se puede imprimir un material principal de curado más lento (pero más fuerte) alrededor de ella, usando la ya curada forma de armazón para soporte durante el proceso de curado. Además, el material principal se puede imprimir para incluir uno o más huecos en el mismo. Como tal, se puede imprimir y/o colocar un material adicional más resistente en los huecos para proporcionar incluso más resistencia a la estructura de torre. Por ejemplo, el material adicional puede incluir cables/alambres enrollados en espiral o similares para reforzar además la estructura. En modos de realización adicionales, se pueden usar alambres o tubos impresos o colocados internamente para controlar el proceso de curado introduciendo calentamiento (por medio de una resistencia de alambre) o enfriamiento (refrigerante que fluye a través de los tubos). Los refuerzos incrustados (“embedded”) también pueden tener salientes (similares a alambre de púas) para proporcionar capacidad de refuerzo adicional. Todavía en otros modos de realización, la estructura de torre también se puede reforzar por una malla a través de la que se deposita el material principal, que esencialmente incrusta la malla en la estructura de torre global. Se pueden imprimir o colocar refuerzos de soporte adicionales en regiones de alta tensión, tales como puertas u otros rasgos característicos. También se pueden usar múltiples impresoras para imprimir simultáneamente un material principal y un agente de curado, para posibilitar que el medio impreso se suministre en una forma más líquida y posibilitar que el tiempo de curado se controle con mayor precisión.
[0020]Por tanto, los procedimientos descritos en el presente documento proporcionan muchas ventajas no presentes en la técnica anterior. Por ejemplo, los procedimientos de la presente divulgación utilizan materiales que tienen diferentes tasas de curado y/o resistencias para reducir el tiempo de impresión neto para la estructura de torre global. Además, los procedimientos de la presente divulgación aprovechan las capacidades de curado rápido del primer material y las propiedades de resistencia del segundo material. Como tal, la capacidad de curado rápido y la propiedad de alta resistencia provienen de diferentes materiales. Por tanto, los procedimientos de la presente divulgación posibilitan una impresión de torre más rápida, con un menor coste de construcción global.
[0021]En referencia ahora a los dibujos, la FIG. 1 ilustra un modo de realización de una turbina eólica 10 de acuerdo con la presente divulgación. Como se muestra, la turbina eólica 10 incluye una torre 12 que se extiende desde una cimentación 15 o superficie de soporte con una góndola 14 montada encima de la torre 12. Una pluralidad de palas de rotor 16 están montadas en un buje de rotor 18, que, a su vez, está conectado a una brida principal que gira un eje de rotor principal. Los componentes de control y generación de potencia de turbina eólica se alojan dentro de la góndola 14. La vista de la FIG. 1 se proporciona solo con propósitos ilustrativos para colocar la presente invención en un campo de uso de ejemplo. Se debe apreciar que la invención no se limita a ningún tipo particular de configuración de turbina eólica. Además, la presente invención no se limita al uso con torres de turbina eólica, sino que se puede utilizar en cualquier aplicación que tenga construcciones de hormigón y/o torres altas además de torres eólicas, incluyendo, por ejemplo, casas, puentes, torres altas y otros aspectos de la industria del hormigón. Además, los procedimientos descritos en el presente documento también se pueden aplicar a la fabricación de cualquier estructura similar que se beneficie de las ventajas descritas en el presente documento.
[0022]En referencia ahora a la FIG. 2, se ilustra una vista en sección transversal parcial de un modo de realización de la estructura de torre 12 de la turbina eólica 10 de acuerdo con la presente divulgación. Como se muestra, la estructura de torre 12 define una pared de torre circunferencial 20 que tiene una superficie exterior 22 y una superficie interior 24. Además, como se muestra, la pared de torre circunferencial 20 define, en general, un interior hueco 26 que se usa comúnmente para alojar diversos componentes de turbina (por ejemplo, un convertidor de potencia, un transformador, etc.). Además, como se describirá con más detalle a continuación, la estructura de torre 12 se forma, al menos en parte, usando fabricación aditiva. Además, como se muestra en el modo de realización ilustrado, la estructura de torre 12 puede estar formada, al menos en parte, por una forma de armazón 29 o esqueleto formado de un primer material 28 que tiene una primera tasa de curado (tal como un primer material cementoso de curado rápido), un segundo material a granel 30 que tiene una segunda tasa de curado (tal como un segundo material cementoso de curado más lento) que forma la mayor parte de la pared de torre 20, y un tercer material 31 que tiene una tercera tasa de curado (tal como un tercer material metálico o polimérico de curado más lento) que proporciona refuerzo adicional a la estructura de torre 12. En dichos modos de realización, la tercera tasa de curado es más lenta que la segunda tasa de curado, que es más lenta que la primera tasa de curado. Como tal, el segundo material 30 de curado más lento está configurado para proporcionar una unión fuerte y crea una estructura de refuerzo con el tiempo. En modos de realización adicionales, también se puede proporcionar un material adhesivo 33 (por ejemplo, la FIG. 3) entre uno o más del primer material 28 y la cimentación, el primer material 28 y el segundo material 30, el segundo material 30 y el tercer material 31, o múltiples capas de los primer, segundo o tercer materiales 28, 30, 31. Por tanto, el material adhesivo 33 puede complementar además la unión entre capas entre materiales.
[0023]Además, se debe entender que los primer, segundo y tercer materiales 28, 30, 31 pueden ser cualquier material cementoso, material polimérico, material metálico, material adhesivo y/o combinaciones de los mismos. Como se usa en el presente documento, el material cementoso descrito en el presente documento puede incluir cualquier pasta adecuada que se pueda trabajar que esté configurada para unirse después del curado para formar una estructura. Como ejemplos, un material cementoso puede incluir materiales de fraguado hidráulico a base de cal o silicato de calcio tales como cemento Portland, hormigón con cenizas volantes, escoria de alto horno, puzolana, finos de piedra caliza, yeso o humo de sílice, así como combinaciones de estos. En algunos modos de realización, el material cementoso 28 puede incluir adicionalmente o de forma alternativa material de fraguado no hidráulico, tal como cal apagada y/u otros materiales que se endurecen a través de carbonatación. Los materiales cementosos se pueden combinar con árido fino (por ejemplo, arena) para formar mortero o con árido grueso (arena y grava) para formar hormigón. Un material cementoso se puede proporcionar en forma de una suspensión, que se puede formar combinando uno cualquiera o más materiales cementosos con agua, así como otros aditivos conocidos, incluyendo aceleradores, retardadores, diluyentes, agentes espesantes, dispersantes, agentes de control de pérdida de fluidos, agentes de pérdida de circulación, agentes de prevención de retroceso de resistencia, agentes de control de agua libre/fluido libre, agentes de expansión, plastificantes (por ejemplo, superplastificantes tales como superplastificante de policarboxilato o superplastificante de sulfonato de polinaftaleno), etc. Las cantidades relativas de los respectivos materiales que se van a proporcionar en un material cementoso se pueden variar de cualquier manera para obtener el efecto deseado.
[0024]El material adhesivo 33 descrito en el presente documento puede incluir, por ejemplo, material cementoso, tal como mortero, materiales poliméricos y/o mezclas de material cementoso y material polimérico. Las formulaciones adhesivas que incluyen material cementoso se denominan en el presente documento "mortero cementoso". El mortero cementoso puede incluir cualquier material cementoso que se pueda combinar con árido fino. El mortero cementoso hecho usando cemento Portland y árido fino a veces se denomina "mortero de cemento Portland" u "OPC". Las formulaciones adhesivas que incluyen una mezcla de material cementoso y material polimérico se denominan en el presente documento "mortero polimérico". Cualquier material cementoso se puede incluir en una mezcla con un material polimérico y, opcionalmente, árido fino. Las formulaciones adhesivas que incluyen un material polimérico se denominan en el presente documento "adhesivo polimérico".
[0025]Los materiales poliméricos de ejemplo que se pueden utilizar en una formulación adhesiva incluyen/pueden incluir cualquier material polimérico termoplástico o termoendurecible, tal como resinas acrílicas, poliepóxidos, polímeros vinílicos (por ejemplo, poli(acetato de vinilo) (PVA), etileno-acetato de vinilo (EVA)), estirenos (por ejemplo, estireno-butadieno), así como copolímeros o terpolímeros de los mismos. Se describen características de materiales poliméricos de ejemplo en ASTM C1059 / C1059M-13, especificación estándar para agentes de látex para unir hormigón recién preparado a endurecido.
[0026]En modos de realización particulares, el tercer material de refuerzo 31 puede formar, por ejemplo, uno o más sensores, cables o alambres alargados, cables o alambres helicoidales, barras de refuerzo (huecas o macizas), fibras de refuerzo (metálicas o poliméricas), anillos metálicos de refuerzo (circulares, ovalados, espirales y otros como puedan ser pertinentes) o acoplamientos, mallas y/o cualquier dicho elemento como pueda ser conocido en la técnica para reforzar estructuras cementosas. Por ejemplo, como se muestra en el modo de realización ilustrado, el tercer material de refuerzo 31 de curado más lento puede formar componentes verticales que están opcionalmente interconectados por medio de uno o más miembros de refuerzo 36. Como tal, la estructura de torre reforzada 12 está configurada para soportar cargas del viento que pueden provocar que la torre 12 sea susceptible a agrietamiento.
[0027]En referencia ahora a la FIGS. 3-4, la presente divulgación está dirigida a procedimientos para fabricar torres de turbina eólica por medio de fabricación aditiva. La fabricación aditiva, como se usa en el presente documento, se entiende, en general, que engloba procesos usados para sintetizar objetos tridimensionales en los que se forman sucesivas capas de material bajo control informático para crear los objetos. Como tal, se pueden producir objetos de casi cualquier tamaño y/o forma a partir de datos de modelos digitales. Se debe entender además que los procedimientos de fabricación aditiva de la presente divulgación pueden englobar tres grados de libertad, así como más de tres grados de libertad de modo que las técnicas de impresión no se limitan a imprimir capas bidimensionales apiladas, sino también pueden imprimir formas curvadas y/o irregulares.
[0028]En referencia, en particular, a la FIG. 3, se ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un sistema 32 para fabricar la estructura de torre 12 de la turbina eólica 10 en un emplazamiento de turbina eólica. Como se muestra, el sistema 32 incluye el dispositivo de impresión aditiva 34, tal como una impresora 3D. Se debe entender que el dispositivo de impresión aditiva 34 descrito en el presente documento se refiere, en general, a cualquier dispositivo de impresión aditiva adecuado que tenga uno o más cabezales de impresión y/o boquillas para depositar múltiples materiales con tasas de curado variables sobre una superficie que se controla automáticamente por un controlador 76 para formar un objeto programado dentro del ordenador (tal como un archivo CAD). Más específicamente, como se menciona, los múltiples materiales pueden incluir el primer material 28 que tiene una primera tasa de curado, el segundo material 30 que tiene una segunda tasa de curado y el tercer material 31 que tiene una tercera tasa de curado, en los que la tercera tasa de curado es más lenta que la segunda tasa de curado, que es más lenta que la primera tasa de curado. Además, como se muestra en la FIG. 3, cada uno de los diferentes materiales puede incluir sistemas de transferencia de fluido separados 68, 70, 71.
[0029]Más específicamente, como se muestra, el dispositivo de impresión aditiva 34 incluye una estructura de armazón central 38 que tiene una plataforma 40 y un miembro de brazo 42 que se extiende, en general, perpendicular desde la misma. Además, como se muestra, el miembro de brazo 42 se extiende, en general, paralelo a un eje longitudinal central 44 de la estructura de torre 12. Además, como se muestra, el dispositivo de impresión aditiva 34 incluye una pluralidad de brazos robóticos 46, 48 asegurados al miembro de brazo 42 de la estructura de armazón central 38. Por ejemplo, como se muestra, el dispositivo de impresión aditiva 34 incluye un primer brazo robótico 46 y un segundo brazo robótico 48 asegurado al miembro de brazo 42 de la estructura de armazón central 38. Además, como se muestra, los primer y segundo brazos robóticos 46, 48 incluyen primer y segundo cabezales de impresión 50, 52 asegurados en extremos distales de los mismos, respectivamente, para imprimir de forma aditiva los múltiples materiales con tasas de curado variables como se describe en el presente documento. Además, como se muestra, los brazos robóticos 46, 48 se pueden montar para rotar alrededor del miembro de brazo 42 de la estructura de armazón central 38 durante la impresión de los diversos materiales para construir la estructura de torre 12.
[0030]Más específicamente, como se muestra, el primer cabezal de impresión 50 se puede configurar para imprimir la forma de armazón 29 de la estructura de torre 12 del primer material 28, por ejemplo, sobre la cimentación 15 de la turbina eólica 10. Por ejemplo, en referencia de nuevo a la FIG. 2, la forma de armazón 29 puede corresponder, en general, a una forma de base o esqueleto de la estructura de torre 12. Como tal, el segundo cabezal de impresión 52 se puede configurar para imprimir el segundo material 30 alrededor y/o dentro de al menos una parte del primer material curado 28 para formar la pared de torre 20 de modo que el primer material curado 28 proporcione soporte para el segundo material 30 durante la impresión. Además, la pared de torre 20 se puede formar para incluir uno o más huecos 57. En dichos modos de realización, uno o más de los cabezales de impresión 50, 52 también se pueden configurar para imprimir el tercer material 31 dentro del uno o más huecos 57 formados en la pared de torre 20 para reforzar además la estructura de torre 12.
[0031]Además, el dispositivo de impresión aditiva 34 puede incluir al menos una boquilla 54 o inyector configurado para dispensar el material cementoso 28. Además, como se muestra, el sistema 32 puede incluir uno o más moldes opcionales 56 impresos de forma aditiva por medio del dispositivo de impresión aditiva 34, por ejemplo, por medio de un material polimérico. Se debe entender que los moldes 56 descritos en el presente documento pueden ser macizos, porosos y/o imprimirse con aberturas para inyectar el material cementoso 28. Por tanto, como se muestra, el/los molde(s) 56 define(n) los límites de pared interior y exterior 58, 60 de la estructura de torre 12. Los materiales poliméricos adecuados pueden incluir, por ejemplo, un material termoestable, un material termoplástico, un polímero biodegradable (tal como un sistema polimérico a base de maíz, un material aditivo de tipo fúngico o un sistema polimérico a base de algas) que esté configurado para degradarse/disolverse con el tiempo, o combinaciones de los mismos. Como tal, en un modo de realización, el molde polimérico exterior puede ser biodegradable con el tiempo, mientras que el molde polimérico interior permanece intacto. En modos de realización alternativos, los moldes exterior e interior se pueden construir del mismo material.
[0032]Además, la estructura de armazón central 38 se puede montar entre el/los molde(s) curado(s) 56, o una localización central de la torre 12. Por tanto, después de imprimir y curar el/los molde(s) 56, los cabezales de impresión 50, 52 y/o la boquilla 54 del dispositivo de impresión aditiva 34 están configurados para dispensar el material cementoso 28 en el/los molde(s) 56 dentro de los límites de pared interior y exterior 58, 60.
[0033]Todavía en referencia a la FIG. 3, la plataforma 40 de la estructura de armazón central 38 se puede mover en una dirección vertical para mover la estructura de armazón central 38 (y por lo tanto la pluralidad de brazos robóticos 46, 48) a lo largo del eje longitudinal central 44 de la estructura de torre 12 durante la impresión. Por tanto, el dispositivo de impresión aditiva 34 se puede trasladar linealmente en dirección vertical para construir la estructura de torre 12. Más específicamente, como se muestra, el dispositivo de impresión aditiva 34 puede incluir un mecanismo de traslación lineal 62 que tiene una o más ruedas motorizadas 64 y al menos un mecanismo de articulación 66 para permitir cambios en el diámetro de la estructura de torre 12 a medida que el dispositivo de impresión aditiva 34 se mueve a lo largo del eje longitudinal 44 para imprimir múltiples secciones de torre.
[0034]Además, como se menciona, el sistema 32 para fabricar la estructura de torre 12 de la turbina eólica 10 también puede incluir sistemas de transferencia de fluido separados para cada uno de los diferentes materiales que se pueden imprimir por medio del dispositivo de impresión aditiva 34. Por ejemplo, como se muestra, el sistema 32 puede incluir un primer sistema de transferencia de fluido 68 para almacenar el primer material 28, un segundo sistema de transferencia de fluido 70 para almacenar el segundo material 30, un tercer sistema de transferencia de fluido 71 para almacenar el tercer material 31 y así sucesivamente (así como cualquier otro material usado para fabricar la estructura de torre 12), de los que no se muestran las conexiones. Sin embargo, se debe entender que cada uno de los sistemas de transferencia de fluido 68, 70, 71 puede incluir, como mínimo, una bomba y un depósito de almacenamiento para el material líquido respectivo que está configurado para almacenar y transferir el medio líquido respectivo al dispositivo de impresión aditiva 34.
[0035]En referencia, en particular, a la FIG. 4, un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento 100 para fabricar una estructura de torre de una turbina eólica en un emplazamiento de turbina eólica. En general, el procedimiento 100 se describirá en el presente documento con referencia a la turbina eólica 10, la estructura de torre 12 y el sistema 32 mostrados en las FIGS. 1-3. Sin embargo, se debe apreciar que el procedimiento 100 divulgado se puede implementar con estructuras de torre que tengan cualquier otra configuración adecuada. Además, aunque la FIG. 4 representa las etapas realizadas en un orden particular para propósitos de ilustración y análisis, los procedimientos analizados en el presente documento no se limitan a ningún orden o disposición particular. Un experto en la técnica, usando las divulgaciones proporcionadas en el presente documento, apreciará que diversas etapas de los procedimientos divulgados en el presente documento se pueden omitir, reorganizar, combinar y/o adaptar de diversas formas sin desviarse del alcance de la presente divulgación.
[0036]Como se muestra en (102), el procedimiento 100 puede incluir imprimir de forma aditiva (por ejemplo, por medio del dispositivo de impresión aditiva 34) la forma de armazón 29 de la estructura de torre 12 de la turbina eólica 10 del primer material 28 sobre una cimentación, por ejemplo, la cimentación 15 de la turbina eólica 10. Como se muestra en (104), el procedimiento 100 puede incluir permitir que el primer material 28 se solidifique o endurezca al menos parcialmente. Como se menciona, el primer material 28 puede corresponder a un material de curado rápido; por lo tanto, el tiempo de solidificación requerido puede ser mínimo.
[0037]Por tanto, como se muestra en (106), el procedimiento 100 puede incluir proporcionar (por ejemplo, por impresión aditiva por medio del dispositivo de impresión aditiva 34, pulverización o vertido) el segundo material 30 alrededor y/o dentro de al menos una parte del primer material 28 de modo que el primer material 28 proporcione soporte para el segundo material 30. Como se muestra en (108), el procedimiento 100 incluye permitir que el segundo material 30 se solidifique al menos parcialmente para formar la estructura de torre 12.
[0038]Como se menciona, el segundo material 30 puede ser un material cementoso que tiene una segunda tasa de curado que es más lenta que la primera tasa de curado. Por tanto, el segundo material 30 también es más resistente que el primer material 28. Además, como se muestra en la FIG. 2, el segundo material 30 de la estructura de torre 12 se puede imprimir para incluir uno o más huecos 57. Como tal, el dispositivo de impresión aditiva 34 también se puede configurar para imprimir el tercer material 31 dentro de los huecos 57 para formar uno o más elementos de refuerzo 36. Como tal, el/los elemento(s) de refuerzo 36 puede(n) incluir, por ejemplo, uno o más sensores de refuerzo, cables o alambres alargados, cables o alambres helicoidales, barras de refuerzo (huecas o macizas), fibras de refuerzo (metálicas o poliméricas), anillos metálicos de refuerzo (circulares, ovalados, espirales y otros como puedan ser pertinentes) o acoplamientos, mallas y/o cualquier dicho elemento como pueda ser conocido en la técnica para reforzar estructuras cementosas.
[0039]En varios modos de realización, el dispositivo de impresión aditiva 34 también se puede configurar para imprimir el tercer material 31 para formar uno o más elementos de intercambio de calor 72, es decir, para controlar además el proceso de curado. Por ejemplo, en dichos modos de realización, el/los elemento(s) de intercambio de calor 72 puede(n) incluir uno o más alambres calefactores de resistencia y/o uno o más tubos de enfriamiento configurados para recibir un refrigerante a través de los mismos. Más específicamente, en referencia de nuevo a la FIG. 2, los elementos de intercambio de calor 72 pueden corresponder a alambres calefactores de resistencia. Además, el/los elemento(s) de intercambio de calor 72 (y/o cualquiera de los elementos de refuerzo 36 descritos en el presente documento) también pueden incluir uno o más salientes 74 para proporcionar refuerzo adicional a la estructura de torre 12.
[0040]En referencia ahora a la FIG. 5, un diagrama de flujo de otro modo de realización de un procedimiento 200 para fabricar una estructura de torre de una turbina eólica en un emplazamiento de turbina eólica. En general, el procedimiento 200 se describirá en el presente documento con referencia a la turbina eólica 10, la estructura de torre 12 y el sistema 32 mostrados en las FIGS. 1-3. Sin embargo, se debe apreciar que el procedimiento 200 divulgado se puede implementar con estructuras de torre que tengan cualquier otra configuración adecuada. Además, aunque la FIG. 5 representa las etapas realizadas en un orden particular para propósitos de ilustración y análisis, los procedimientos analizados en el presente documento no se limitan a ningún orden o disposición particular. Un experto en la técnica, usando las divulgaciones proporcionadas en el presente documento, apreciará que diversas etapas de los procedimientos divulgados en el presente documento se pueden omitir, reorganizar, combinar y/o adaptar de diversas formas sin desviarse del alcance de la presente divulgación.
[0041]Como se muestra en (202), el procedimiento 200 puede incluir imprimir de forma aditiva (por ejemplo, por medio del dispositivo de impresión aditiva 34) una o más paredes 20 de la estructura de torre 12 de la turbina eólica 10 de un material cementoso sobre una cimentación de la estructura de torre 12. Además, la(s) pared(es) incluye(n) uno o más huecos 57 formados en la(s) misma(s). Además, el material cementoso tiene una primera tasa de curado. Como se muestra en (204), el procedimiento 200 puede incluir permitir que el material cementoso se solidifique o endurezca al menos parcialmente. Como se muestra en (206), el procedimiento 200 puede incluir imprimir de forma aditiva (por ejemplo, por medio del dispositivo de impresión aditiva 34) un material adicional 31 dentro del uno o más huecos 57 para reforzar la(s) pared(es) 20. El material adicional 31 tiene una segunda tasa de curado que es más lenta que la primera tasa de curado. Por lo tanto, como se muestra en (208), el procedimiento 200 puede incluir permitir que el segundo material se solidifique al menos parcialmente dentro del uno o más huecos 57 para formar la estructura de torre 12.
[0042]En referencia ahora a la FIG. 6, se ilustra un diagrama de bloques de un modo de realización del controlador 76 del dispositivo de impresión aditiva 34. Como se muestra, el controlador 76 puede incluir uno o más procesadores 78 y dispositivo(s) de memoria asociado(s) 80 configurados para realizar una variedad de funciones implementadas por ordenador (por ejemplo, realizar los procedimientos, etapas, cálculos y similares y almacenar datos pertinentes como se divulga en el presente documento). Adicionalmente, el controlador 76 también puede incluir un módulo de comunicaciones 82 para facilitar las comunicaciones entre el controlador 76 y los diversos componentes del dispositivo de impresión aditiva 34. Además, el módulo de comunicaciones 82 puede incluir una interfaz de sensor 84 (por ejemplo, uno o más convertidores de analógico a digital) para permitir que las señales transmitidas desde uno o más sensores (no mostrados) se conviertan en señales que se puedan entender y procesar por los procesadores 78. Se debe apreciar que los sensores se pueden acoplar de forma comunicativa al módulo de comunicaciones 82 usando cualquier medio adecuado.
[0043]Como se usa en el presente documento, el término "procesador" no solo se refiere a circuitos integrados que en la técnica se refiere a que están incluidos en un ordenador, sino que también se refiere a un controlador, un microcontrolador, un microordenador, un controlador de lógica programable (“programmable logic controller” o PLC), un circuito integrado específico de la aplicación y otros circuitos programables. El procesador 78 también está configurado para calcular algoritmos de control avanzados y comunicarse con una variedad de protocolos basados en Ethernet o en serie (Modbus, OPC, CAN, etc.). Adicionalmente, el/los dispositivo(s) de memoria 80 puede(n) comprender, en general, elemento(s) de memoria que incluyen, pero sin limitarse a, un medio legible por ordenador (por ejemplo, una memoria de acceso aleatorio (“random access memory” o RAM)), un medio no volátil legible por ordenador (por ejemplo, una memoriaflash),un disquete, una memoria de solo lectura en disco compacto (“compact disc-read only memory” o CD-ROM), un disco magnetoóptico (“magnetooptical disk” o MOD), un disco versátil digital (“digital versatile disc” o DVD) y/u otros elementos de memoria adecuados. Dicho(s) dispositivo(s) de memoria 80 se puede(n) configurar, en general, para almacenar instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, cuando se implementan por el/los procesador(es) 78, configuran el controlador 76 para realizar las diversas funciones como se describe en el presente documento.
[0044]Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el mejor modo, y también para posibilitar que cualquier experto en la técnica ponga en práctica la invención, incluyendo fabricar y usar cualquier dispositivo o sistema y realizar cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención está definido por las reivindicaciones.
Claims (15)
1. Un procedimiento para fabricar una estructura de torre (12) de una turbina eólica (10), comprendiendo el procedimiento:
imprimir de forma aditiva al menos una parte de una forma de armazón (29) de la estructura de torre (12) de la turbina eólica (10) a partir de un primer material (28) sobre una cimentación (15) de la estructura de torre (12), teniendo el primer material (28) una primera tasa de curado;
permitir que la parte de la forma de armazón (29) de la estructura de torre (12) se solidifique al menos parcialmente;
proporcionar un segundo material (30) alrededor y/o dentro de la parte de la forma de armazón (29) de modo que la parte de la forma de armazón (29) proporcione soporte para el segundo material (30), teniendo el segundo material (30) una segunda tasa de curado, la segunda tasa de curado más lenta que la primera tasa de curado;
formar uno o más huecos (57) en el segundo material (30); y
permitir que el segundo material (30) se solidifique al menos parcialmente para formar la estructura de torre (12).
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que proporcionar el segundo material (30) alrededor y/o dentro de la parte de la forma de armazón (29) comprende además al menos uno de verter el segundo material (30) en uno o más moldes (56) colocados alrededor y/o dentro de la parte de la forma de armazón (29), pulverizar el segundo material (30) alrededor y/o dentro de la parte de la forma de armazón (29), o imprimir de forma aditiva el segundo material (30) alrededor y/o dentro de la parte de la forma de armazón (29).
3. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además proporcionar un tercer material (31) al menos parcialmente dentro del uno o más huecos (57) para formar uno o más elementos de refuerzo (36) en la estructura de torre (12), en el que proporcionar el tercer material (31) al menos parcialmente dentro del uno o más huecos comprende además al menos uno de imprimir, verter o insertar el tercer material (31) al menos parcialmente dentro del uno o más huecos (57).
4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que el uno o más elementos de refuerzo (36) comprende al menos uno de uno o más sensores de refuerzo, uno o más cables o alambres alargados, uno o más cables o alambres helicoidales, una o más barras de refuerzo huecas o macizas, una o más fibras de refuerzo, uno o más anillos o acoplamientos metálicos de refuerzo y/o mallas.
5. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además imprimir de forma aditiva uno o más elementos de intercambio de calor (72) en al menos uno del primer material (28) o el segundo material (30) para controlar el proceso de curado.
6. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que el uno o más elementos de intercambio de calor (72) comprenden al menos uno de uno o más alambres calefactores de resistencia o uno o más tubos de enfriamiento configurados para recibir un refrigerante a través de los mismos.
7. El procedimiento de la reivindicación 5, en el que al menos uno del uno o más elementos de intercambio de calor (72) comprende uno o más salientes para proporcionar refuerzo adicional a la estructura de torre (12).
8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que los primer, segundo o tercer materiales (28; 30; 31) comprenden al menos uno de un material cementoso, un material polimérico y/o un material metálico.
9. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además proporcionar un material adhesivo (33) entre uno o más del primer material (28) y la cimentación (15), el primer material (28) y el segundo material (30), el segundo material (30) y el tercer material (31), o múltiples capas de los primer, segundo o tercer materiales (31).
10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que proporcionar la parte de la forma de armazón (29) de la estructura de torre (12) de la turbina eólica (10) a partir del primer material (28) e imprimir de forma aditiva el segundo material (30) alrededor y/ o dentro de la parte de la forma de armazón (29) comprende además usar un dispositivo de impresión aditiva (34) que comprende un primer cabezal de impresión (50) para imprimir el primer material (28) y un segundo cabezal de impresión (52) para imprimir el segundo material (30), comprendiendo el dispositivo de impresión aditiva (34), al menos, un primer brazo robótico (46) y un segundo brazo robótico (48), comprendiendo el primer brazo robótico (46) el primer cabezal de impresión (50) en un extremo distal del mismo para dispensar el primer material (28), comprendiendo el segundo brazo robótico (48) el segundo cabezal de impresión (52) en un extremo distal del mismo para dispensar el segundo material (30).
11. Un sistema para fabricar una estructura de torre (12) de una turbina eólica (10), comprendiendo el sistema:
un dispositivo de impresión aditiva (34) que comprende una estructura de armazón central (38) y una pluralidad de brazos robóticos (46; 48) asegurados a la estructura de armazón central (38), comprendiendo la pluralidad de brazos robóticos (46; 48) una pluralidad de cabezales de impresora (50; 52), la pluralidad de cabezales de impresora (50; 52) configurada para imprimir al menos una parte de una forma de armazón (29) de la estructura de torre (12) de la turbina eólica (10) con un primer material (28) que tiene una primera tasa de curado sobre una cimentación (15) de la estructura de torre (12), la pluralidad de cabezales de impresora (50; 52) configurada para imprimir un segundo material (30) que tiene una segunda tasa de curado alrededor y/o dentro de al menos una parte del primer material (28) de modo que el primer material (28) proporcione soporte para el segundo material (30), la pluralidad de cabezales de impresión (50; 52) configurada para imprimir un tercer material (31) que tiene una tercera tasa de curado dentro de uno o más huecos (57) formados en el segundo material (30) para reforzar la estructura de torre (12), siendo la segunda tasa de curado más lenta que la primera tasa de curado, siendo la tercera tasa más lenta que las primera y segunda tasas de curado; y
un controlador (76) para controlar la pluralidad de brazos robóticos (46; 48) del dispositivo de impresión aditiva (34).
12. El sistema de la reivindicación 11, en el que el tercer material (31) forma uno o más elementos de refuerzo (36) incrustados al menos parcialmente en el primer material (28), comprendiendo el uno o más elementos de refuerzo (36) al menos uno de cables o alambres alargados, cables o alambres helicoidales, barras de refuerzo y/o una malla.
13. El sistema de la reivindicación 11, que comprende además uno o más elementos de intercambio de calor (72) impresos, por medio del dispositivo de impresión aditiva (34), en al menos uno del primer material (28) o el segundo material (30), el controlador (76) acoplado conmutativamente al uno o más elementos de intercambio de calor (72) para controlar el proceso de curado, comprendiendo el uno o más elementos de intercambio de calor (72) al menos uno o más alambres calefactores de resistencia o uno o más tubos de enfriamiento configurados para recibir un refrigerante a través de los mismos, en el que al menos uno del uno o más elementos de intercambio de calor (72) comprende uno o más salientes para proporcionar refuerzo adicional a la estructura de torre (12).
14. El sistema de la reivindicación 11, en el que los primer (28), segundo (30) o tercer materiales (31) comprenden al menos uno de un material cementoso, un material polimérico o un material metálico.
15. El sistema de la reivindicación 11, que comprende además un material adhesivo (33) aplicado entre uno o más del primer material (28) y la cimentación (15), el primer material (28) y el segundo material (30), o el segundo material (30) y el tercer material (31).
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Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7153454B2 (en) * | 2003-01-21 | 2006-12-26 | University Of Southern California | Multi-nozzle assembly for extrusion of wall |
| EP1624137A1 (en) * | 2004-08-02 | 2006-02-08 | The European Community, represented by the European Commission | Support column for a wind turbine or a bridge |
| KR20070004173A (ko) * | 2005-07-04 | 2007-01-09 | 김성일 | 전기 발열체의 가열을 이용한 열경화성 반응성 수지접착제의 경화속도 증진 방법 |
| US8308470B2 (en) * | 2005-11-04 | 2012-11-13 | University Of Southern California | Extrusion of cementitious material with different curing rates |
| US20090211173A1 (en) * | 2008-02-27 | 2009-08-27 | General Electric Company | Composite wind turbine tower |
| US9701081B2 (en) * | 2009-12-23 | 2017-07-11 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Method for forming stratified rubber article with variable cure rate |
| DE102011107804A1 (de) * | 2011-07-17 | 2013-01-17 | Philipp Wagner | Bauprinzip für Turmkonstruktion für Windenergieanlagen |
| CA2928832C (en) * | 2013-10-30 | 2021-08-17 | R. Platt Boyd, Iv | Additive manufacturing of buildings and other structures |
| CN107155336B (zh) * | 2014-01-31 | 2020-11-10 | 格雷戈里·约翰·内伯尔斯 | 混凝土塔和相关模架及相关构造方法 |
| WO2015131174A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | University Of Maine System Board Of Trustees | Hybrid concrete - composite tower for a wind turbine |
| CN106414998B (zh) * | 2014-04-14 | 2020-01-14 | 维斯塔斯风力系统有限公司 | 塔架分段 |
| GB2525400A (en) * | 2014-04-22 | 2015-10-28 | Senake Atureliya | Products and the apparatus for their manufacture and transportation |
| EP3118394B1 (en) * | 2015-07-13 | 2022-05-25 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Method of constructing a tower and 3d tower printing apparatus |
| US20160107332A1 (en) * | 2015-12-28 | 2016-04-21 | Caterpillar Inc. | 3d printing system |
| CN105625720B (zh) * | 2016-01-05 | 2018-10-23 | 江苏敦超电子科技有限公司 | 多材料建筑三维打印成型方法 |
| AU2017248748B2 (en) * | 2016-04-14 | 2020-04-30 | Branch Technology, Inc. | Cellular fabrication and apparatus for additive manufacturing |
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