OMAIN项目：风电叶片机器人预浸料贴片自动化修复技术

欧盟ROMAIN项目（风电机器人运维与自动化检测维护项目）由葡萄牙EDP可再生能源公司牵头，已研发并完成现场验证一套复合材料风电叶片结构自动化机器人修复系统。该系统由西班牙Tecnalia公司开发，采用预制预浸料贴片，搭配轻量化机器人执行设备施工。设备可自适应叶片曲面、完成真空压实与原位可控加热固化，能够替代传统人工修复中高风险、高人力消耗的工序。

风电叶片维护成本占风机总运维成本的15%–25%，绝大多数结构性修复仍依靠人员高空作业，采用湿法铺贴工艺。该类作业受天气条件制约，对专业技能要求高，且修复质量不稳定。随着全球风电机组保有量增加、设备老化，以及大型叶片逐步海上化，该运维难题将愈发突出。

ROMAIN贴片修复技术主要针对叶片外层层合壳体损伤，包括表面裂纹、分层等未伤及夹芯芯材及主承力结构的缺陷，也是现场维修中占比极高的损伤类型。该技术不在叶片现场直接涂刷树脂，而是在地面可控环境中预制平整的未固化修复贴片。贴片由玻纤/环氧预浸料制成，并集成可共固化薄膜胶黏剂。预制完成的贴片搭载于修复执行端，通过协作机械臂安装在Aerones开发的机器人作业平台上，定位至叶片指定位置完成修复作业。

研发过程中评估了两套预浸料体系：热固化预浸料搭配共固化薄膜胶黏剂体系，以及紫外光固化预浸料体系。两套体系的拉伸、弯曲力学性能均优于叶片基准层合材料，但粘接性能差异明显。热固化薄膜胶黏剂的搭接剪切强度与传统叶片结构胶相当，且加速老化后性能稳定；紫外光固化体系的搭接剪切强度仅为热固化体系的一半左右，仅适用于非结构场景。项目最终选用热固化预浸料体系，其固化工艺灵活，可实现60℃固化16小时或120℃固化30分钟。

修复执行装置核心为双膜结构系统：下层膜贴合贴片，上层膜包覆柔性加热组件与真空导流结构。抽真空后，双层膜及其支撑框架可贴合叶片曲面，使贴片整体受压均匀、接触充分。加热组件采用Tecnalia专利工艺，在玻璃织物上印制碳基电阻油墨，在100℃目标固化温度下，温度均匀性可达±4℃。设备集成高温计与真空传感器，支持全过程实时监测，控制软件可在单次修复完成后自动生成修复合格文件。

当前设备自重约1.5千克，最大可适配210×210毫米规格贴片，可适配曲率半径大于1米的叶片结构，模块化设计支持拓展不同贴片尺寸。配备三至四款不同规格的执行装置，即可覆盖绝大多数叶片外层常规修复需求。

研究团队先在Tecnalia退役叶片实验室完成开发试验，随后在西班牙拉卡瓦尼亚风电场开展真实工况验证，完成两次叶片结构性修复。测试结果显示系统运行稳定，温度与真空控制可靠，修复效果一致性好。自动化方案的铺层与固化总时长约170分钟，相比人工修复320分钟，工时缩短近50%。

现阶段后续工作包括修复层合结构的疲劳测试、海上环境长期暴露老化测试，以及进一步优化修复周期与工艺参数。

此文由中国复合材料工业协会搜集整理编译，部分数据来源于网络资料。文章不用于商业目的，仅供行业人士交流，引用请注明出处。