在大眾的認(rèn)識(shí)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(jī)似乎與3D打印沒什么關(guān)系。而桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室再一次刷新了我們的認(rèn)識(shí)， 桑迪亞去年探索了3D打印的太陽能電池板，最近又開發(fā)出由3D打印模具制造的第一臺(tái)風(fēng)力發(fā)單機(jī)的巨大葉片，并由此獲得了技術(shù)轉(zhuǎn)讓聯(lián)邦實(shí)驗(yàn)室聯(lián)盟的2018年國家技術(shù)焦點(diǎn)獎(jiǎng)。
△風(fēng)力發(fā)電機(jī)巨型葉片模具
風(fēng)能是可持續(xù)性和可靠性方面最有前途的資源之一，但所使用的風(fēng)機(jī)技術(shù)仍不完善。 平均渦輪葉片的大小意味著測試和原型設(shè)計(jì)可能過于昂貴和耗時(shí)。 與傳統(tǒng)鑄造方法相比，3D打印可以解決這個(gè)問題，因?yàn)樗哂懈倪M(jìn)的設(shè)計(jì)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(dǎo)者橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室以及全美最大的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片獨(dú)立制造商TPI Composites合作。 桑迪亞研究員Josh Paquette表示：“桑迪亞的風(fēng)能部門在設(shè)計(jì)葉片方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，但我們的團(tuán)隊(duì)無法使用增材制造。” “這個(gè)項(xiàng)目是結(jié)合兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)知識(shí)和行業(yè)顧問的機(jī)會(huì)，可以立即將這些知識(shí)帶入私營部門。”
南極熊還曾經(jīng)報(bào)道過橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室3D打印巨型潛艇外殼等新聞，該機(jī)構(gòu)在大尺寸3D打印方面經(jīng)驗(yàn)非常豐富。也許，未來在區(qū)塊鏈3D打印幣(3dp.money)平臺(tái)上，也可以提供類似的服務(wù)。
使用3D打印技術(shù)可以大大縮短新渦輪葉片的原型設(shè)計(jì)階段。 用于制造模具的傳統(tǒng)方法非常耗時(shí)且耗費(fèi)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(jī)組相對較小，長13米(42.6英尺)。 桑迪亞領(lǐng)導(dǎo)了生產(chǎn)葉片的設(shè)計(jì)階段，其中包括評估使用增材制造的可行性。 咨詢了TPI有關(guān)機(jī)械參數(shù)的信息，并執(zhí)行了成功模制葉片所需的結(jié)構(gòu)CAD設(shè)計(jì)。 ORNL然后在短短的兩周內(nèi)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(shù)字方法使總生產(chǎn)時(shí)間縮短一年多。 在未來，這將導(dǎo)致成本的降低，并為工程師創(chuàng)造更自由設(shè)計(jì)和更廣泛地測試他們的想法的機(jī)會(huì)。 現(xiàn)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(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)咴谫e夕法尼亞州費(fèi)城聯(lián)邦實(shí)驗(yàn)室聯(lián)盟的全國會(huì)議上頒獎(jiǎng)。 桑迪亞因其解決緊迫的行業(yè)問題的合作方式而獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)。 桑迪亞還獲得了FLC的先進(jìn)納米材料窗膜的技術(shù)轉(zhuǎn)讓優(yōu)秀獎(jiǎng)，每年為消費(fèi)者節(jié)省數(shù)十億美元的能源費(fèi)用。
