在大眾的認識中，或許3D打印只能做些小玩意，幾十米高的風(fēng)力發(fā)電機似乎與3D打印沒(méi)什么關(guān)系。而桑迪亞國家實(shí)驗室再一次刷新了我們的認識， 桑迪亞去年探索了3D打印的太陽(yáng)能電池板，最近又開(kāi)發(fā)出由3D打印模具制造的第一臺風(fēng)力發(fā)單機的巨大葉片，并由此獲得了技術(shù)轉讓聯(lián)邦實(shí)驗室聯(lián)盟的2018年國家技術(shù)焦點(diǎn)獎。
△風(fēng)力發(fā)電機巨型葉片模具
風(fēng)能是可持續性和可靠性方面最有前途的資源之一，但所使用的風(fēng)機技術(shù)仍不完善。 平均渦輪葉片的大小意味著(zhù)測試和原型設計可能過(guò)于昂貴和耗時(shí)。 與傳統鑄造方法相比，3D打印可以解決這個(gè)問(wèn)題，因為它具有改進(jìn)的設計靈活性和生產(chǎn)速度。
為了制造渦輪葉片，桑迪亞與3D打印領(lǐng)域的領(lǐng)導者橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室以及全美最大的風(fēng)力渦輪機葉片獨立制造商TPI Composites合作。 桑迪亞研究員Josh Paquette表示：“桑迪亞的風(fēng)能部門(mén)在設計葉片方面擁有豐富的經(jīng)驗，但我們的團隊無(wú)法使用增材制造。” “這個(gè)項目是結合兩個(gè)實(shí)驗室的專(zhuān)業(yè)知識和行業(yè)顧問(wèn)的機會(huì )，可以立即將這些知識帶入私營(yíng)部門(mén)。”
南極熊還曾經(jīng)報道過(guò)橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室3D打印巨型潛艇外殼等新聞，該機構在大尺寸3D打印方面經(jīng)驗非常豐富。也許，未來(lái)在區塊鏈3D打印幣(3dp.money)平臺上，也可以提供類(lèi)似的服務(wù)。
使用3D打印技術(shù)可以大大縮短新渦輪葉片的原型設計階段。 用于制造模具的傳統方法非常耗時(shí)且耗費勞動(dòng)力，并且每個(gè)新的模型原型將需要大約16個(gè)月的時(shí)間才能完成，然后葉片最終可以建成并在其上進(jìn)行測試。 3D打印模具將這一次縮短到僅僅三個(gè)月。
由桑迪亞和合作伙伴制造的風(fēng)力發(fā)電機組相對較小，長(cháng)13米(42.6英尺)。 桑迪亞領(lǐng)導了生產(chǎn)葉片的設計階段，其中包括評估使用增材制造的可行性。 咨詢(xún)了TPI有關(guān)機械參數的信息，并執行了成功模制葉片所需的結構CAD設計。 ORNL然后在短短的兩周內在幾個(gè)部分打印出模具。 刀片本身的最終組裝和制造是在TPI進(jìn)行的。
該協(xié)作式數字方法使總生產(chǎn)時(shí)間縮短一年多。 在未來(lái)，這將導致成本的降低，并為工程師創(chuàng )造更自由設計和更廣泛地測試他們的想法的機會(huì )。 現在可以采取3D打印技術(shù)，可以做出更多的創(chuàng )新和更多潛在的能源效率改進(jìn)方法。
2018年4月25日，技術(shù)焦點(diǎn)獎獲獎?wù)咴谫e夕法尼亞州費城聯(lián)邦實(shí)驗室聯(lián)盟的全國會(huì )議上頒獎。 桑迪亞因其解決緊迫的行業(yè)問(wèn)題的合作方式而獲得該獎項。 桑迪亞還獲得了FLC的先進(jìn)納米材料窗膜的技術(shù)轉讓優(yōu)秀獎，每年為消費者節省數十億美元的能源費用。
