La plus grande imprimante 3D à jet de liant de sable au monde pour les éoliennes offshore en cours de développement

L'objectif de la coopération est d'optimiser la production des principaux composants de l'éolienne offshore Haliade-X de GE.

Partenariat de recherche La plus grande imprimante 3D à jet de liant de sable au monde pour les éoliennes offshore en cours de développement

Rédactrice : Nicole Kareta

À l’avenir, les composants de la nacelle de l’éolienne offshore Haliade-X de GE proviendront directement d’une imprimante 3D. À cette fin, l’entreprise coopère avec l’Institut Fraunhofer pour la technologie de moulage, de composite et de traitement IGCV et voxeljet AG. Ensemble, les partenaires développent la plus grande imprimante 3D au monde pour les éoliennes offshore.

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L'objectif de la coopération est d'optimiser la production des principaux composants de l'éolienne offshore Haliade-X de GE.
L’objectif de la coopération est d’optimiser la production des principaux composants de l’éolienne offshore Haliade-X de GE.

L’imprimante 3D Advance Casting Cell (ACC) en cours de développement bénéficiera du soutien financier du ministère fédéral allemand de l’Économie et de l’Énergie et sera capable d’imprimer des moules pour couler les composants de la nacelle.2 du GE Haliade-X qui peuvent peser chacun plus de 60 tonnes métriques, réduisant le temps nécessaire pour produire ce motif et ce moule de dix semaines ou plus à seulement deux semaines. De plus, l’utilisation de l’imprimante 3D devrait réduire l’empreinte carbone du produit en éliminant le besoin de transporter les grandes pièces depuis un site de fabrication central. Les partenaires prévoient de lancer le projet au cours du troisième trimestre 2021, les premiers essais d’imprimante commençant au cours du premier trimestre 2022.

Le projet comprend le développement d’une nouvelle imprimante 3D grand format capable de produire des moules en sable pour couler les pièces métalliques très complexes de différentes formes et tailles qui composent une nacelle d’éolienne offshore. Le processus d’impression 3D modulaire, qui est basé sur la technologie de base de « Binder-Jetting » de voxeljet, peut être configuré pour imprimer des moules pour des pièces moulées jusqu’à 9,5 mètres de diamètre et des dimensions de plus de 60 tonnes.

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Juan Pablo Cilia, ingénieur senior en conception additive chez GE Renewable Energy, a déclaré : « Les moules imprimés en 3D apporteront de nombreux avantages, notamment une qualité de coulée améliorée grâce à une finition de surface, une précision et une cohérence des pièces améliorées. De plus, les moules à jet de liant de sable ou les moules additifs permettent de réaliser des économies en réduisant le temps d’usinage et d’autres coûts de matériaux grâce à une conception optimisée. Cette technologie de production sans précédent changera la donne pour l’efficacité de la production, permettant une fabrication localisée dans les pays à coût élevé, un avantage clé pour nos clients qui cherchent à maximiser les avantages de développement économique local de l’éolien offshore.

Le Fraunhofer IGCV est responsable des problèmes de fonderie et de technologie des matériaux ainsi que de la surveillance numérique des processus. « Nous examinons de près la gestion thermique pendant la coulée et nous évaluerons les proportions idéales des matériaux d’impression », a déclaré le Dr Daniel Günther, chef du département Procédés de moulage et matériaux de moulage chez Fraunhofer IGCV. « De plus, nous développerons et testerons de nouvelles approches de surveillance des processus dans le cadre du projet. » Sur la base de l’expérience antérieure, l’équipe prévoit d’améliorer considérablement l’empreinte environnementale des processus impliqués dans la production des éoliennes de type Haliade X. Cet aspect de durabilité est un principe directeur de recherche solidement établi à la Fraunhofer Gesellschaft, selon le directeur de l’institut, le professeur Wolfram Volk, qui ajoute : sur liant et activateur, et d’améliorer le comportement mécanique et thermique lors de la coulée. En développant un procédé qui préserve au maximum les ressources, nous voulons contribuer à améliorer l’équilibre environnemental et financier dans la fabrication des éoliennes.

Couverture du livre blanc : SLM

Christian Traeger, directeur du marketing et des ventes chez voxeljet, a déclaré : « Le moule de test que nous avons imprimé pour GE en 2019 se composait de dizaines de pièces individuelles. Avec l’ACC, nous visons à imprimer un nombre considérablement réduit de pièces pour l’ensemble complet. De plus, le moule peut être optimisé en termes de fonctionnalité et de consommation de matière. Cette optimisation rend possibles des conceptions de moulage complètement nouvelles qui peuvent encore améliorer l’efficacité des turbines. »

« Alors que l’impression 3D à la demande hors site offre de nombreux avantages pour de petites quantités de pièces moulées, l’exécution d’un système d’impression 3D sur site exploite la technologie à sa pleine capacité. Compte tenu de la demande d’éoliennes offshore, cela aidera beaucoup à respecter les calendriers des projets et les demandes élevées du marché », ajoute le Dr Ingo Ederer, PDG de voxeljet. « Grâce à notre technologie productive « Binder-Jetting » combinée à notre expérience dans l’impression 3D industrielle grand format, nous servons les clients de l’industrie de la fonderie depuis plus de 20 ans. C’est notre mission d’amener l’impression 3D dans une véritable fabrication industrielle et nous sommes donc très heureux de faire partie de ce projet révolutionnaire.

#expert

AM offre de nombreux avantages par rapport à la coulée.  Cependant, même le processus de fabrication additive le plus rapide ne peut pas (encore) suivre les vitesses de processus de moulage sous pression.  Ainsi, la FA représente une extension intéressante plutôt qu'un concurrent pour les fonderies.

L’Agence internationale de l’énergie3 a prévu que la capacité éolienne offshore mondiale sera multipliée par 15 d’ici 2040, devenant une industrie de 1 000 milliards de dollars, grâce à la baisse des coûts, aux politiques gouvernementales de soutien et aux progrès technologiques comme celui derrière la turbine offshore Haliade-X de GE Renewable Energy. GE Renewable Energy a été sélectionné pour fournir sa turbine Haliade-X pour 5,7 GW de projets en Europe et aux États-Unis. L’entreprise est membre de l’Offshore Wind Industry Council (OWIC) et, dans ce cadre, soutient diverses initiatives visant à augmenter la production d’énergie éolienne durable.

(Réf : 47642701)