用于生产风力涡轮叶片的阴模的直接生产制造技术

描述了用于生产用于铸造风力涡轮叶片的阴模（100、200）的方法。所述方法包括基于阴模的三维数据直接生产阴模，其中为了生产阴模，使用铣削机。还描述了借助于所述阴模制造风力涡轮叶片的制造方法。此外，描述了这种阴模和使用这种阴模生产的风力涡轮叶片。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生产风カ涡轮的叶片的
具体而言，本专利技术涉及(a)生产用于铸造风カ涡轮叶片的阴模的方法和(b)风カ涡轮叶片的制造方法，其中使用所述的阴摸。 此外，本专利技术还涉及(c)用于铸造风カ涡轮叶片的阴模以及(d)已通过上述制造方法和/或通过使用上述阴模生产的风カ涡轮叶片。
技术介绍
用于风カ涡轮转子的叶片通常借助于铸造过程被生产。用于新型风カ涡轮叶片的铸造过程包括(a)生产代表预计要生产的叶片的设计模型的阳模，(b)生产代表阳模的阴复制品的阴模，以及(c)通过将适当叶片材料铸造到阴模中来生产叶片。因而，每一歩骤必须在后一歩骤开始之前结束。在本文中，阳模也被称为公模具、阳模型和/或凸模。阴模也被称为母模具、阴模型和/或铸模。阳模，即凸摸，通常借助于铣削エ艺生产，该铣削エ艺借助于大型计算机数控 (CNC)铣削机来实现。因而，由于材料性质的原因，阳模的副框架需要具有阳模的大致几何形状。在副框架上，较软的可铣削复合材料层被铺设在较硬的可固化材料(如玻璃纤维)之间。由于阳模具有大尺寸，因此这种铣削エ艺通常持续8至10周。需要使用CNC铣削机实现多道完整铣削エ艺，以便精整副框架以及阳模的大部分最终表面。在铣削エ艺中被精整的最后ー层通常是某种形式的环氧树脂膏。由于铣削机的铣削头大小、所用材料硬度及铣刀长度的综合原因，阳模表面的ー些部分必须被手动砂磨以便精确地实现正确的几何构造。随后形成连接阳模的不同部件的凸缘的表面的区域必须在最高精度下被处理。一旦已经完成铣削、砂磨和表面精整，则阳模以单件或多件形式被运送到将铸造阴模的位置。为了适当地铸造阴摸，阳模的各个部件必须被对齐且固定到地板，这个过程对于每个阳模而言通常占用一組工人四天时间。如果阳模包括多个部件，则在对齐之后，必须通过手工来修复不同部件之间的连接并且修复相应表面，这个过程通常持续数周。通常，当在阳模上铸造阴模时，将需要大约12周才能准备好运输。一旦阴模的不同部件被置于正确位置，则需要额外四天来使得部件彼此精确对齐。
技术实现思路
需要以减少叶片生产所需时间的方式促进风カ涡轮叶片的生产。这种需求可以通过根据独立权利要求的主题来满足。从属权利要求描述了本专利技术的有利实施例。根据本专利技术的第一方面，提供用于生产用于铸造风カ涡轮叶片的阴模的方法。所提供的方法包括基于阴模的三维数据直接生产阴摸，其中为了生产阴模而使用铣削机。所述方法是基于如下构思，即当直接使用铣削机，特別是计算机数控(CNC)铣削机吋，能够完全省去生产预计要被铸造的风カ涡轮叶片的阳模的耗时、复杂且大成本的过程。 这意味着在不需要事先生产相应阳模的情况下直接生产阴摸。所述阴模生产方法允许直接铣削用于铸造风カ涡轮叶片的阴模。当不产生阳模吋，能够显著减少生产新叶片所需的时间量。能够使用具有大型门架、大型轨道和/或大型机器人臂的CNC铣削机来直接铣削阴模或者阴模的至少ー个(多个)部分。当然，阴模应该由一种适当材料或不同的适当材料制成，所述材料能够使用所用的铣削机被机加工。应该提到的是，用于生产叶片的阴模可以包括不同部件。这可能是必须的，这不仅是因为风カ涡轮叶片是极大的物体，其具有例如高达58m的长度并且在转子的根部具有an 的宽度。阴模或阴模的各部件可以包括基座和闭合头。通过在铸造过程和固化过程之后打开闭合头，能够从阴模容易地取出生产的叶片。根据本专利技术的实施例，阴模的至少ー个内表面由铣削机形成。这可以提供如下优点，即不必要由一个エ件生产整个阴模或阴模的整个部件。可以仅在需要精确材料处理时使用产生非常平滑内表面的铣削エ艺。当然，对于阴模而言，需要在最大准确性的情况下机加工限定被铸产品(这里是风カ涡轮叶片)的外表面的内表面形状。根据本专利技术的又ー实施例，通过浇注エ艺来形成阴模的至少ー个内表面。因而，可以通过适当浇注材料来浇注出阴模的中间内表面。在结束所述浇注エ艺之后，浇注材料的顶表面可以代表阴模的内表面。浇注出中间表面会产生ー层浇注材料，这将提供代表阴模内表面的特別平滑的外表面。根据本专利技术的又ー实施例，通过喷涂エ艺来形成阴模的至少ー个内表面。通过喷涂阴模的腔室，能够在阴模的中间表面之上形成具有非常平滑顶表面的相对薄层。因而，喷涂层的外表面可以代表阴模的内表面。根据本专利技术的又ー实施例，阴模由如下材料制成，其在高达至少100°C的温度吋、 优选地高达至少120°C的温度时且特别是高达至少140°C的温度时是尺寸稳定的。这可以提供如下优点，即各种新的エ艺和过程可以用于生产用于铸造风力涡轮叶片的阴摸。根据本专利技术的又ー实施例，该材料包括(a)可浇注环氧树脂泡沫、(b)聚氨酯泡沫、 (c)玻璃泡沫、(d)高温树脂和/或(e)热塑性材料中的至少ー种。该材料，具体是可浇注环氧树脂泡沫，能够被直接铸造成块坯形状。因而，模具可以由多个不同块坯构成，所述块坯在空间上彼此设置成由风カ涡轮叶片形状所限定的方式。可以具体地通过将较大形式的挤压材料切割成适当块坯形状来制造块坯。当使用高达大于100°C的温度的高尺寸稳定性的所述材料吋，能够显著减小块坯中的张カ且随后减小整个模具中的张力。通过使用适当成形的块坯来构成模具，可以提供如下优点，即能够容易地进行上述铣削。应该提及的是，当使用所述温度稳定的材料吋，当模具能够承受大于至少100°C的温度时将可用各种不同エ艺。根据本专利技术的另一方面，提供用于风カ涡轮叶片的制造方法。所提供的制造方法包括(a)通过根据前述权利要求中任一项所述的方法来生产阴摸，以及(b)通过使用该阴模来铸造风カ涡轮叶片。同样地，所述风カ涡轮制造方法是基于如下构思，即当使用直接生产的阴模时，能够显著加快风カ涡轮叶片生产过程。这具体的是因为能够完全省去用于生产风カ涡轮叶片的阳模的耗时、复杂且大成本的过程。根据本专利技术实施例，通过使用所述阴模铸造风カ涡轮叶片包括在该阴模中铸造风 カ涡轮叶片。铸造的风カ涡轮叶片可以是预计现实中将被用于产生动カ的风カ涡轮的叶片。可替代地，铸造的风カ涡轮叶片可以是叶片原型，其能够被用于测试目的。因此，如果对应的一种或更多种测试成功的话，则原型叶片能够用作进ー步的风カ涡轮转子叶片的空间设计的模板，其中所述进ー步的风力涡轮转子叶片将在现实中被用于风カ涡轮的动カ生产。根据本专利技术的又ー实施例，通过使用所述阴模铸造风カ涡轮叶片包括(a)在阴模内铸造风力涡轮叶片的阳摸，(b)使用阳模来生产至少ー个其他阴模，以及(C)在所述其他阴模内铸造风カ涡轮叶片。这可以意味着使用两步铸造过程来生产最终的风カ涡轮叶片。首先，在(第一)阴模内铸造阳模，该阴模已经使用上述铣削机被直接生产。其次，在其他(第二)阴模内生产风力涡轮叶片，该其他阴模已经通过使用所述阳模以传统方式被生产。根据本专利技术的另ー实施例，制造方法还包括(a)在阴模内铸造原型风カ涡轮叶片以及(b)测试铸造的原型风カ涡轮叶片。因而，可以在进行阳模的上述铸造之前进行原型风カ涡轮叶片的铸造以及对铸造的原型风カ涡轮叶片的测试。优选地，仅在测试过程得到了肯定结果时进行阳模的铸造。这可以提供如下优点，即仅在对应的原型上进行的ー个(多个)测试表明预计将被生产的风カ涡轮叶片适于实用时才生产风カ涡轮叶片。根据本专利技术的另一方面，提供用于铸造风カ涡轮叶片的阴模。所提供的阴模包括具有一表面的材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J斯特格，H施蒂斯达尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：