Erosionen av material som används i vindkraftverk på grund av väderförhållandena är ett problem som gäller för hela vindenergisektorn. VTT:s antiAGE-projekt hittade en funktionell lösning på materialproblemet med hjälp av artificiell intelligens och 3-D-printing.

Erosionen av vindkraftverksbladmaterial är ett förvånansvärt kostsamt problem, som ingen hade kunnat lösa tidigare.

"Klingmaterialet eroderar på grund av effekten av regn, hagel och sanddamm, vilket avsevärt minskar livslängden på vindkraftverk. Accelererat byte av turbiner blir dyrt:upp till 2 till 4 procent av värdet av all vindkraft går förlorad som ett resultat av detta problem, " säger rektor Anssi Laukkanen från VTT.

"Det är fråga om ett klassiskt problem inom just den här branschen som kostar miljarder euro och medför merkostnader för all vindenergi. I takt med att vindkraftverken ökar och vindkraftsparker placeras ute på havet under allt mer krävande förhållanden, är det fråga om ett klassiskt problem inom denna bransch som kostar miljarder euro och medför extra kostnader för all vindkraft. problemets betydelse betonas ", säger Laukkanen.

Artificiell intelligens (AI) hittar en optimal lösning

I sitt antiAGE-projekt, VTT modellerade materialproblemet och försökte lösa det virtuellt. Det är första gången som AI användes för att utveckla en materiallösning i denna skala.

I princip, det är möjligt att hitta ett obegränsat antal olika variationer för materialet som används i vindkraftsblad som består av samma materialkomponenter men som skiljer sig något från varandra. Av alla dessa alternativ, man skulle behöva hitta den som är bäst lämpad för just detta ändamål och uppfyller dess operativa krav.

"Människans uppfattningsförmåga är otillräcklig för att visualisera alla dimensioner relaterade till optimering av materiallösningar. AI, å andra sidan, är kapabel att reda ut mycket komplicerade orsak-och-verkan-samband, simulera lösningar och gå igenom ett oändligt antal alternativ för att hitta den som fungerar bäst i förhållande till de krav som ställs", påpekar Laukkanen.

3D-utskrift ger flexibilitet i tillverkningen

I princip, använder AI, det skulle vara möjligt att hitta en skräddarsydd materiallösning optimerad för ett specifikt ändamål för varje komponent i en enskild produkt. Dock, tillverkning av sådana mycket skräddarsydda material skulle vara svårt om traditionella tillverkningstekniker användes.

3d-utskrivning, eller additiv tillverkning, erbjuder en möjlighet att producera önskat material i valfri form utan orimliga kostnader. När den appliceras så här, 3D-utskrift kommer att göra precis vad det ska göra.

Samarbete med vindkraftstillverkare inleds nästa år

Resultaten av antiAGE-projektet överträffade förväntningarna. Genom en designprocess med virtuell testning och maskininlärning, VTT kunde utveckla en optimerad lösning på ett mycket svårt materialproblem på mindre än ett år:ett mycket hållbart material som hårdnar när det utsätts för mekanisk påfrestning.

"När vi publicerade nyheterna om vår lösning, vindkraftstillverkare blev omedelbart intresserade av det. Vi förhandlar nu detaljer med kommersiella operatörer, ", rapporterar Laukkanen.

VTT ansöker också om ytterligare finansiering för projektet, eftersom det finns gott om mål för optimerade materiallösningar även inom andra industrisektorer. Ju mer komplex produkten är, ju dyrare det är att utveckla material som lämpar sig för ett specifikt ändamål, och desto svårare är det i allmänhet att hitta materiallösningar som fungerar bra. AI tillåter sådana problem att hanteras effektivt.