用于制造风轮机叶片构件的方法及系统技术方案

用于制造风轮机叶片构件(6)的方法，其使用层叠头，层叠头用于在叶片构件模具(8)中的来自于多个卷(10)中的各卷的作为层区段(X1)的纤维材料的自动或半自动层叠。方法包括步骤：限定包括层叠序列和每一个层区段(X1‑Xn)的长度的用于叶片构件的层区段(X1)列表，使用至少所述层区段的列表、所述多个卷(10)的至少一个子集和在所述多个卷上的纤维材料的初始长度生成层计划的选择，选择在至少一个标准约束下的所述层叠计划的选择中的一个层叠计划，所述至少一个标准包括所述多个卷上的纤维材料废料的剩余量在长度方向上的优化，以及用计算装置(14)控制层叠头和所述多个卷以在叶片构件(6)在叶片构件模具(8)中的制造中执行所选择的层叠计划。用于制造风轮机叶片构件(7)的系统。

Method and System for Manufacturing Wind Turbine Blade Components

A method for manufacturing a wind turbine blade member (6) uses a cascade head, which is used for automatic or semi-automatic cascade of fibre material as a layer section (X1) from each volume (10) in a blade component die (8). The method includes steps: limiting the list of layers (X1) for blade components, including the stacking sequence and the length of each layer section (X1 Xn), using the list of at least the layers, at least one subset of the multiple volumes (10), and the selection of the initial length generation layer plan of the fiber material on the multiple volumes, to select the layers in the list of at least the layers (X1 Xn). A cascade plan in the selection of the cascade plan under at least one standard constraint includes optimization of the residual amount of fibrous material waste on the plurality of rolls in the length direction, and control of the cascade and the plurality of rolls in the blade component die (8) with a calculating device (14). The selected cascade plan is executed in manufacturing. A system for manufacturing the blade component (7) of a wind turbine.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造风轮机叶片构件的方法及系统专利
本专利技术涉及用于制造风轮机叶片构件的方法及系统。专利技术背景风轮机叶片构件（如叶片半壳或叶片半壳区段）的制造通常涉及到在成型模具中的纤维材料的层叠。纤维材料一般被施加为层区段（plysection）或条。不同的层区段是根据用于叶片构件的预先层叠计划被连续地施加。然后可将树脂施加到模具中的纤维材料。树脂被允许固化来形成模制的叶片构件。传统上，层叠材料是被手动地施加到模具的表面上。然而，由于一些叶片构件相对较大，例如现代风轮机叶片可超过40米长，故此类手动层叠导致了较长的循环时间用来制造此类叶片构件。为了减少用于叶片构件的制造时间，可从由操作者控制的层叠头来分配纤维材料。层叠头是被布置成从设在层叠头处或层叠头上的卷来施加此材料，该材料沿着线性施加平面进行施加。层叠头是安装在车（wagon）上并可相对于模具移动，以沿着任何期望的模具部分分配纤维材料的层区段。当剩余的纤维材料太短而不能用于根据用于叶片构件的层叠计划将被分配的下一个层区段时，由操作者用新的卷替换层叠头的卷。风轮机叶片构件的制造因此在用过的卷上留下残余的纤维材料作为剩余材料。本专利技术的一个目的在于提供试图减少这些问题的用于制造风轮机叶片构件的改进的方法及系统。专利技术概要本专利技术涉及一种用于制造风轮机叶片构件的方法，其使用层叠头，层叠头用于在叶片构件模具中的来自于多个卷中的各卷的作为层区段或条的纤维材料的自动或半自动层叠，所述方法包括步骤：a)限定用于叶片构件的层区段的列表，其包括用于层区段的层叠序列和每一个层区段的长度，b)使用至少所述层区段的列表、所述多个卷的至少一个子集和在所述多个卷上的纤维材料的初始长度，生成层叠计划的选择，c)在至少一个第一标准约束下，选择所述层叠计划的选择中的一个层叠计划，所述至少一个第一标准包括在所述多个卷上的纤维材料废料的剩余量在长度方向上的优化，以及d)用计算装置控制层叠头和所述多个卷，以在所述叶片构件在所述叶片构件模具中的制造中执行所选择的层叠计划。通过包括预先计划步骤，该方法确保了在风轮机叶片构件的制造中更有效地使用纤维材料。该方法还确保了没有向制造过程加入不必要的循环时间。短语"在所述多个卷上的纤维材料的初始长度"应被理解为在其最初进入风轮机叶片构件的制造过程时存在于卷上的任何纤维材料长度。例如，可除去引入在卷上的纤维材料的第一层的任何工艺损坏，以实现在卷上的"纤维材料的初始长度"。理解到的是，纤维材料在卷上是连续的，并且层区段在遵循层叠计划时在处于层叠头中时是被从卷切割。用语"废料"应被广义地理解为在特定的风轮机叶片构件的制造中的在卷上的剩余纤维材料。例如，整个卷可具有300m纤维材料的初始长度。此类卷可被用于层区段的层叠，直到下一个层区段的长度大于在卷上的剩余的玻璃纤维材料。然后可转换到新的卷，并且剩余的玻璃纤维材料将被认作是废料。本专利技术的一个目的在于减少此类废料。优选地，所述层叠计划中的每一个包括被分布在所述多个卷的所述至少一个子集上的所述层区段的列表中的连续层区段的不同序列组，以执行整个列表的层叠。可能的序列组揭示了与有利地建立整个列表相关的卷的潜在使用。优选地，分布在卷上的连续层区段的所述序列组是在卷上和/或其子区段的初始长度的第一预定目标值和第二预定目标值内生成。目标值限定了与纤维材料废料标准的优化相关的用于卷的有利窗口（window）。优选地，在卷上的初始长度(X)的所述子区段是预定数量的子区段。有限数量的子区段确保了层叠计划的可管理的选择。优选地，所述预定子区段是1/2*初始长度(X/2)、1/3*初始长度(X/3)、1/4*初始长度(X/4)......直到1/n*初始长度(X/n)达到预定最小长度，或者所述预定子区段是初始长度减去一个值(X-值)、初始长度减去该值的两倍(X-2*值)、初始长度减去该值的三倍(X-3*值).......直到达到预定最小长度。因此，实现的本专利技术的有利实施例涉及到限定了有少量或大量层叠计划的解决方案。优选地，所述第一预定目标值和所述第二目标值是在0.95到0.97和0.99到大约1.00*卷的初始长度(X)和/或其子区段的范围内，如分别为0.95和0.99的值。由此，生成了层叠计划的选择，其中计划可确保合理到有利的废料值。优选地，所选择的层叠计划的所述标准包括小于在所述多个卷的所述至少一个子集上的纤维材料的初始长度的1%的纤维材料废料的剩余量。由此，实现了本专利技术的有利实施例，其具有纤维材料的有效使用。优选地，用于选择一个层叠计划的第二标准包括在所述层叠头中的卷的附加转换数量相对于理想的转换数量的优化。由此，实现了本专利技术的有利实施例，其减少了纤维材料废料，并且同时通过限制卷的必要转换数量而保持了尽可能低的循环时间。用语"转换（changeovers）"应被理解为将新的或部分用过的卷设置在层叠头中。理想的转换数量对应于在未优化用于执行制造风轮机叶片构件的方法时的必要的转换数量。优选地，所述转换数量等于或小于在制造风轮机叶片构件中的预定极限值，如等于或小于4次转换、5次转换或6次转换，因为卷的转换不利地影响循环时间。在本专利技术的实施例中，用于选择一个层叠计划的第三标准包括卷的转换的时间安排（timing），其需要将芯材置于叶片构件模具中，以便在芯材被置于模具中时执行转换。出于结构原因，当制造风轮机叶片构件（例如，如叶片半壳）时，芯材（如轻木或合成聚合物材料）通常是被置于某些纤维层之间或者在某些层区段的顶部上。在芯材置于模具期间，将芯材布置在模具中所花费的时间内，必须中断层区段的层叠。在此中断期间，期望执行卷的转换，这也花费时间。以此方式，缩短了用于构件的生产时间。例如，某个叶片壳设计可能意味着在7号层区段层叠之后将轻木布置在模具中。现在，第三标准将触发用于根据至少一个第一标准的层叠计划的搜索，第一标准建议在7号层区段之后转换卷。如果此类层叠计划存在，则可将其认作是用于该特定叶片壳设计的制造所选择的层叠计划。因此，根据利用第三标准和至少一个第一标准的这些实施例，可接受的是在多个卷上的纤维材料废料的剩余量略微增加，然后通过节省所花费的时间来补偿，通过在模具中布置芯材的同时执行卷的转换来生产风轮机叶片构件。优选地，例如树结构建模的数学组合被用在生成所述层叠计划的选择中。树形结构建模是一种推导出可能的层叠计划的最佳选择的特别适合的逻辑方式。在本专利技术的实施例中，生成层叠计划的选择是用计算装置执行。优选地，所述层区段的列表包括了将叶片半壳或半壳区段制造为所述风轮机叶片构件所必需的层区段。本专利技术还涉及一种用于制造风轮机叶片构件的有利系统。根据本专利技术的实施例，层叠头是位于车中，该车适用于在模具中或模具处在不同方向上移动。优选地，车或模具包括用于多个卷的储存器。根据本专利技术的实施例，纤维材料(11)包括玻璃纤维、碳纤维、杂化物（hybrid）或其组合。在本专利技术的优选实施例中，风轮机叶片构件是叶片半壳或叶片半壳区段。专利技术详细说明参考附图，现在将仅通过举例的方式描述本专利技术的实施例，附图将被理解为仅是说明性的，并且未按比例提供。图1是具有三个风轮机叶片的现代风轮机的等距透视图；图2a是用于制造风轮机叶片构件的模具和层叠头的横截面视图；图2b是图2a中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造风轮机叶片构件的方法，其使用层叠头，所述层叠头用于在叶片构件模具中的来自于多个卷中的各卷的作为层区段或条的纤维材料的自动或半自动层叠，所述方法包括步骤：a)限定用于所述叶片构件的层区段的列表，其包括用于所述层区段的层叠序列和每一个层区段的长度，b)使用至少所述层区段的列表、所述多个卷的至少一个子集和在所述多个卷上的纤维材料的初始长度，生成层叠计划的选择，c)在至少一个第一标准约束下，选择所述层叠计划的选择中的一个层叠计划，所述至少一个第一标准包括在所述多个卷上的纤维材料废料的剩余量在长度方向上的优化，以及d)用计算装置控制所述层叠头和所述多个卷，以在所述叶片构件在所述叶片构件模具中的制造中执行所选择的层叠计划。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.01 EP 16153684.21.一种用于制造风轮机叶片构件的方法，其使用层叠头，所述层叠头用于在叶片构件模具中的来自于多个卷中的各卷的作为层区段或条的纤维材料的自动或半自动层叠，所述方法包括步骤：a)限定用于所述叶片构件的层区段的列表，其包括用于所述层区段的层叠序列和每一个层区段的长度，b)使用至少所述层区段的列表、所述多个卷的至少一个子集和在所述多个卷上的纤维材料的初始长度，生成层叠计划的选择，c)在至少一个第一标准约束下，选择所述层叠计划的选择中的一个层叠计划，所述至少一个第一标准包括在所述多个卷上的纤维材料废料的剩余量在长度方向上的优化，以及d)用计算装置控制所述层叠头和所述多个卷，以在所述叶片构件在所述叶片构件模具中的制造中执行所选择的层叠计划。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述层叠计划中的每一个包括来自于被分布在所述多个卷的所述至少一个子集上的层区段的所述列表的连续层区段的不同序列组，以执行整个列表的层叠。3.根据权利要求2所述的方法，其中，被分布在卷上的连续层区段的所述序列组是在所述卷和/或其子区段的初始长度的第一预定目标值和第二预定目标值内生成。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在卷上的初始长度(X)的所述子区段是预定数量的子区段。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述预定子区段是1/2*初始长度(X/2)、1/3*初始长度(X/3)，1/4*初始长度(X/4)......直到1/n*初始长度(X/n)达到了预定最小长度。6.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述预定子区段是所述初始长度减去一个值(X-值)、初始长度减去所述值的两倍(X-2*值)、初始长度减去所述值的三倍(X-3*值)......直到达到了预定最小长度。...

【专利技术属性】
技术研发人员：S南迪帕提，MI巴沙，AA德哈斯，H巴斯拉夫，
申请(专利权)人：LMWP专利控股有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK