WebCore技術公司業務發展部副總裁Rob Banerjee博士在本文討論了新型芯材如何幫助風機葉片制造商優化他們的設計。
    清潔無污染的風能正推動風力渦輪機向更大更高功率的方向發展。美國風能協會的一份新報告指出，風機向大型化發展的主要驅動力是經濟性：更高的風機和更長的葉片以及更大的掃風面積可以產生更多的能量，每千瓦時的成本也更低。更大的風機還能捕獲較低速的風，使風電更加靠近居民中心。
    但更高的功率并不是更長更大有時是更重的風機葉片的唯一訴求?？蛻粢蚕ＭL機具有更長的壽命周期（長25年），而且保養要盡量少，特別是對于海上和偏遠地區的風機，尤其要求如此。
對于芯材供應商來說，例如位于美國俄亥俄州Miamisburg的WebCore技術公司，更加嚴格的產品規范和針對大型葉片的設計概念的日益增多，意味著新型夾心材料有著更好的發展機遇。
    TYCOR ® W是WebCore公司的一種纖維增強復合材料芯材，彌補了輕木和聚氯乙烯(PVC)泡沫芯材的缺陷，滿足了風機葉片制造商對于成本、重量、供應、質量和一致性的需求。
    TYCOR W的結構由玻璃纖維和閉孔低密度泡沫組成，已經在風能行業使用了兩年的時間。一家葉片制造商用該芯材取代輕木，以45米長的葉片為例，每根葉片的重量可以減輕325磅。葉片制造商還發現復合材料芯材還具有傳統芯材不具備的其他優勢，例如：
設計的優化；
通過與芯材裝配商合作優化葉片的生產；
改善灌注過程；
所用芯材的數量更少，面積更大 ；
芯材間隙的減少提高了葉片的均勻性。
芯材的選擇
    隨著葉片變得越來越大，市場競爭加劇，葉片制造商正通過優化他們的設計來保持競爭優勢。
   “葉片設計者和生產商可以通過去除多余的材料，并評估哪些材料可以在葉片的不同部位發揮大功用，來優化成本和重量。” WebCore公司銷售工程總監Scott Campbell說?！暗菍τ诓牧熄D―樹脂、層壓材料和芯材的性能必須非常了解?！?
    對于需要高強度芯材的葉片根部附近，輕木是一種良好的候選材料。但是，在生產大型葉片時，輕木的可變性會限制設計工程師進行優化。因為輕木是一種天然生長的木制品，用于生產輕木芯材的不同木頭之間，其密度、強度和硬度變化是非常大的。即使精心挑選的密度大致相同的木頭之間，芯材的特性也有巨大的差別。
    不同輕木制品之間的強度和硬度的差別很大。也就是說葉片設計者必須確保輕木具有足夠的結構性能。這種木質產品還會吸收水分導致尺寸變化。
    TYCOR W是由合成材料制成的工程復合材料芯材，與輕木相比，其性能的一致性高得多。機械性能試驗表明，不同樣品內之間的差別不是很大。因為TYCOR W性能的很大一部分可以在設計過程中得以發揮，因此非常容易進行優化，從而得到更加有效的葉片設計。
結構泡沫，例如苯乙烯-丙烯腈(SAN)和PVC比輕木輕，一致性高，但承受的載荷較低，價格也更貴。若低密度泡沫要達到與輕木相同的強度和硬度，厚度要達到輕木的兩倍。由于這些因素，泡沫更適合用在葉片的低應力區域，即中點到葉片的部分。
    聚對苯二甲酸乙二酯(PET)泡沫是一種較新的泡沫芯材，比PVC泡沫性價比更高，但是比相同重量的PVC泡沫的強度和硬度要低。由于PET比大多數結構泡沫要重，它不能顯著減輕重量。而且由于其價格具有優勢，比輕木的一致性好，在風能行業正逐漸獲得認可。
    WebCore注意到，制造商對于大型葉片生產的需求逐漸增多，共提供四種標準等級的TYCOR W產品，為設計者和制造商優化葉片的設計提供了自由度，而且這種材料能夠應用在整個葉片中。
    例如，TYCOR W 4已被用于葉片高強度區域或葉根附近，且性能表現良好，具有較輕的重量、較高的成本效益，可以取代相同厚度的天然輕木產品。TYCOR W 1和2比SAN和PVC泡沫更加具有成本效益，同時保持了高度的一致性和較輕的重量，這些特性在葉片中部和葉尖部分的低強度芯材中也有體現。

進一步的優化
    芯材的正確裝配也有助于葉片設計的優化。通過與工具商緊密合作，WebCore公司可以改變其復合材料芯材的片材尺寸，同時可以將裝配速率提高10%之多。
    芯材還可以影響樹脂的消耗量：樹脂的成本和終灌注而成的風機葉片的重量。輕木、SAN和PVC通常會被劃傷或切斷以有效控制樹脂的流動，確保樹脂的浸漬。
    TYCOR W固有的可浸透的內部纖維結構和微小的泡沫蜂窩尺寸使得樹脂的浸透變得容易，而且可控，也不會增加寄生樹脂的吸收。

     這一特性降低了灌注部件的重量和成本。一英尺厚的TYCOR W與同樣厚度的輕木相比，每平房英寸的面積平均可以降低0.5磅的重量。由于TYCOR W芯材是均厚且有彈性的，曲面和平面部位所吸收的樹脂都更少。這些復合材料芯材不含雜質，尺寸穩定，有助于消除不均勻的曲面，以及由此產生的質量問題。
    “對于尋求提高競爭能力的制造商來說，采用TYCOR芯材所產生的這些優勢可以使其與那些采用傳統芯材的設計者區別開來?！?Campbell說道。
    芯材原料的穩定供應也有助于制造商提高競爭能力。由于目前風機葉片市場正處于平穩發展時期，快速的增長狀態預計早會在2011年出現。就輕木來說，這種由于價格和物理性能而受到歡迎的傳統芯材，其未來的市場增長很可能會導致天然木制品供應的減少。
    “葉片制造商希望在重量、成本和質量方面有所改善，而對于一個追求快速增長和努力保持市場份額的公司來說，供應和穩定性是重要的。” Campbell說。WebCore公司的復合材料芯材可以準時供貨，可以滿足目錄上的所有要求，幫助客戶降低成本。
    “我們用傳統且易得的復合材料原材料制備我們的芯材――直接拉制的玻纖粗紗、一些短切纖維氈和泡沫絕緣材料――因此供應永遠不會出現問題。” Campbell指出。
    這種復合材料芯材可以100%準時送達。除此之外，TYCOR W從未由于質量問題而導致工廠停工。正在申請GL認證并按照ISO質量標準生產的復合材料芯材的原材料在裝配前要在WebCore公司的生產車間內進行檢查。
    “我們在生產的每個階段都會檢查我們的復合材料芯材，以確保其滿足新的質量標準，這也是客戶不斷與我們商定以優化他們的風機葉片的標準。”Campbell說。
未來的挑戰
    面對更大更長的葉片制造過程中的挑戰，制造商必須不斷改進產品的一致性和質量。
    同時，制造商需要確保他們的芯材目錄可以跟得上風機葉片市場的增長趨勢。對于活躍在市場上致力于解決生產難題的制造商來說，傳統芯材之外的TYCOR W材料可能是他們下一步的選擇。