La fabrication dans le domaine de l’énergie marémotrice consiste à créer des composants pour diverses technologies d’extraction d’énergie, telles que les barrages marémoteurs, qui sont similaires aux barrages, et les générateurs marémoteurs, qui sont similaires aux éoliennes sous-marines. Les systèmes d’énergie marémotrice, tels que les turbines, les pales, les flotteurs, les boîtiers sous-marins et les amarres, sont confrontés à des défis qui rendent la fabrication traditionnelle lente et coûteuse.
La fabrication additive à grande échelle semble être une solution qui pourrait aider à relever ces défis. En se concentrant principalement sur une pale de turbine marémotrice avancée de 2 mètres, Thermwood Corporation (États-Unis), le laboratoire de recherche LSAM de l’université Purdue (États-Unis), l’université de Sheffield (Royaume-Uni) et l’université d’Oxford (Royaume-Uni) unissent leurs forces pour démontrer les capacités de ce processus.
Thermwood et Purdue sont connus pour leur collaboration dans le domaine de la simulation prédictive et du LSAM. Ils ont récemment réussi à fusionner la simulation prédictive avec l’impression 3D à grande échelle, permettant ainsi la production « du premier coup » de pièces composites avancées.
Dans le cadre de ce projet, la plateforme de simulation ADDITIVE3D de l’université Purdue a été utilisée pour prédire et optimiser le processus d’impression de l’outil double face. Ce jumeau virtuel avancé basé sur la physique modélise l’évolution de la température, les effets post-traitement et les performances de l’outil, y compris le traitement thermique, l’enlèvement de matière et la compensation de forme anisotrope.
L’expertise apportée par les universités britanniques
Après l’impression, le Centre de recherche en fabrication avancée (AMRC) de Sheffield a effectué un usinage de précision afin d’intégrer les emplacements des capteurs, les supports de localisation de la racine des pales et les dispositifs d’entrée/sortie de résine dans le composant.
L’outil double face ainsi obtenu permet l’infusion en une seule fois d’un renfort en fibre de carbone autour d’un noyau central de pale, ce qui rationalise la fabrication tout en améliorant l’efficacité structurelle. La pale de 2 mètres elle-même utilise une architecture hybride, combinant une racine en acier inoxydable avec un noyau en polycarbonate et une peau en CFRP, afin de garantir la résistance mécanique là où elle est nécessaire tout en réduisant le poids sur toute la longueur pour des performances optimales.
Des capteurs à fibre optique, des jauges de contrainte, des thermocouples et des accéléromètres intégrés améliorent encore la conception en fournissant une surveillance structurelle en temps réel et des données précieuses sur la qualité de fabrication, le comportement opérationnel et l’état général de la structure.
La pale sera soumise à des essais de fatigue dans les installations FastBlade de l’université d’Édimbourg, puis à des essais en mer prolongés avec un système de turbine à échelle réduite. Ces essais permettront de générer des données précieuses sur la durabilité, la structure.
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