Tận dụng robot để giúp chế tạo cánh tuabin gió
Buồng robot có phụ kiện cưa vòng và phần lưỡi thử dài 5 m (trên cùng bên trái), công cụ mài Pushcorp với tấm che thu bụi tùy chỉnh (trên cùng bên phải), công cụ chà nhám Tyrolit (dưới cùng bên trái) và camera ánh sáng có cấu trúc Zivid II (phía dưới Phải). Nhà cung cấp: Năng lượng gió (2024). DOI: 10.1002/we.2913
Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia (NREL) của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã tận dụng thành công sự hỗ trợ của robot trong việc sản xuất các cánh tuabin gió, cho phép loại bỏ các điều kiện làm việc khó khăn cho con người và có khả năng cải thiện tính nhất quán của sản phẩm.
Mặc dù ngành công nghiệp năng lượng gió đã sử dụng robot để sơn và đánh bóng các cánh quạt nhưng tự động hóa vẫn chưa được áp dụng rộng rãi. Nghiên cứu tại phòng thí nghiệm chứng minh khả năng của robot cắt, mài và mài lưỡi. Những bước cần thiết đó xảy ra sau khi hai mặt của lưỡi dao được chế tạo bằng khuôn và sau đó liên kết với nhau.
Hunter Huth, kỹ sư robot tại NREL và là tác giả chính của một bài báo mới xuất bản trình bày chi tiết về công trình, cho biết: “Tôi coi đó là một thành công”. "Không phải mọi thứ đều hoạt động tốt như chúng tôi mong muốn, nhưng chúng tôi đã học được tất cả những bài học mà chúng tôi nghĩ mình cần để khiến nó đáp ứng hoặc vượt quá mong đợi của chúng tôi."
Bài viết "Tạo đường chạy dao cho các hoạt động hoàn thiện cánh tuabin gió tự động" xuất hiện trên tạp chí Năng lượng gió. Các đồng tác giả, tất cả đều đến từ NREL, là Casey Nichols, Scott Lambert, Petr Sindler, Derek Berry, David Barnes, Ryan Beach và David Snowberg.
Các hoạt động sau đúc để sản xuất cánh tuabin gió yêu cầu công nhân ngồi trên giàn giáo và mặc bộ đồ bảo hộ, bao gồm cả thiết bị hô hấp. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng tự động hóa sẽ tăng cường sự an toàn và phúc lợi của nhân viên, đồng thời giúp các nhà sản xuất giữ được lao động có tay nghề cao.
Daniel Laird, giám đốc Trung tâm Công nghệ Gió Quốc gia tại NREL cho biết: “Công việc này rất quan trọng để cho phép sản xuất cánh quạt đáng kể tại Hoa Kỳ cho thị trường tuabin gió trong nước”. “Mặc dù điều này có thể không rõ ràng, nhưng việc tự động hóa một số lao động trong sản xuất lưỡi dao có thể mang lại nhiều việc làm hơn ở Mỹ vì nó cải thiện tính kinh tế của lưỡi dao trong nước so với lưỡi dao nhập khẩu.”
Huth cho biết: “Động cơ của nghiên cứu này là phát triển các phương pháp tự động hóa có thể được sử dụng để chế tạo các lưỡi dao sản xuất trong nước có giá cạnh tranh trên toàn cầu”. "Hiện tại, lưỡi dao ngoài khơi không được sản xuất ở Mỹ do tỷ lệ lao động cao. Quá trình hoàn thiện rất tốn nhân công và có tỷ lệ luân chuyển công việc cao do tính chất khắc nghiệt của công việc. Bằng cách tự động hóa quá trình hoàn thiện, sản xuất lưỡi ngoài khơi trong nước có thể trở nên khả thi hơn về mặt kinh tế."
Nghiên cứu được thực hiện tại cơ sở Công nghệ và Giáo dục Sản xuất Vật liệu tổng hợp (CoMET) tại Cơ sở Flatirons của NREL. Robot làm việc trên một đoạn lưỡi dài 5 mét. Các cánh tuabin gió dài hơn đáng kể, nhưng vì chúng uốn cong và lệch dưới trọng lượng của chính chúng nên robot sẽ phải được lập trình để làm việc trên từng phần cánh lớn hơn.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một loạt các lần quét để tạo ra hình ảnh 3D về vị trí của cánh quạt và xác định chính xác phần phía trước và phía sau của cánh máy bay—một hình dạng đặc biệt của cánh giúp không khí lưu thông trơn tru trên cánh máy bay. Từ đó, nhóm nghiên cứu lập trình cho robot thực hiện một loạt nhiệm vụ, sau đó đánh giá dựa trên độ chính xác và tốc độ.
Các nhà nghiên cứu đã tìm ra những điểm cần cải thiện, đặc biệt là khi nói đến mài. Robot mài quá nhiều ở một số phần của lưỡi dao và không đủ ở những phần khác.
Huth nói: “Khi chúng tôi thực hiện nghiên cứu này, chúng tôi đã chuyển đổi các mục tiêu về những gì hệ thống này cần làm để có hiệu quả”.
Robot không được so sánh với cách con người thực hiện các chức năng tương tự.
Huth cho biết một hệ thống tự động sẽ mang lại sự nhất quán trong quá trình sản xuất lưỡi dao, điều này là không thể khi con người làm tất cả công việc. Ông cũng cho biết robot sẽ có thể sử dụng "chất mài mòn cứng hơn, mạnh hơn" mà con người có thể chịu đựng được.
