在溫室效應(yīng)日益加劇的當(dāng)下，人類比以往任何時(shí)候都更加渴望清潔能源——風(fēng)能、水電和太陽能等。但是成本問題始終是擋在人們面前的一大障礙，為此，隸屬于美國能源部的先進(jìn)制造辦公室（AMO）轉(zhuǎn)向了3D打印技術(shù)以減少風(fēng)力渦輪機(jī)的開發(fā)成本。由于風(fēng)力渦輪葉片的長度動輒超過40英尺，AMO為此打算先分成6英尺長的部件分別3D打印出來，然后組合成稱模具，使其可以澆鑄出完整的葉片。
具體來說，這個巨型的3D打印風(fēng)電葉片模具是由風(fēng)電&水電技術(shù)辦公室（WWPTO）、美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）、美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室（SNL）和企業(yè)合作伙伴TPI Composites共同合作開發(fā)的，并試圖將一種全新、清潔的制作方法帶給風(fēng)電產(chǎn)業(yè)。據(jù)天工社了解，這個項(xiàng)目正好在2016年6月15日的世界風(fēng)能日完成。
當(dāng)然你可能會問：這種3D打印的風(fēng)電葉片模具有什么好處呢？據(jù)AMO團(tuán)隊(duì)解釋說，這個項(xiàng)目引入3D打印技術(shù)是為了降低原型和制造下一代風(fēng)力渦輪機(jī)所需的成本和能源。“我們可以通過制造清潔能源技術(shù)提高我們國家的競爭力。3D打印技術(shù)的優(yōu)勢在于它能夠減少浪費(fèi)、縮短生產(chǎn)周期，并為設(shè)計(jì)帶來更多的靈活性。而且隨著技術(shù)的發(fā)展，3D打印系統(tǒng)的能力也不斷提升。”他們認(rèn)為。
不過，像這種巨大的渦輪葉片同樣需要超大的3D打印機(jī)，幸運(yùn)的是ORNL的制造示范中心（MDF）提供了大幅面增材制造（BAAM）3D打印機(jī)。這款3D打印機(jī)比市場上大多數(shù)的工業(yè)3D打印機(jī)速度快500到1000倍，它的打印尺寸也是其它競爭對手的數(shù)倍以上。在這里，打印尺寸是相當(dāng)重要的，因?yàn)橐粋€完整的研究葉片就足有42英尺長（約合13米）。
如此長的葉片，即使是BAAM 3D打印機(jī)也不能一次打印出來。為此，開發(fā)團(tuán)隊(duì)做了一下變通。首先，研究人員開發(fā)出了該研究葉片的一個CAD模型，這個模型基本上是一個典型的葉片設(shè)計(jì)，可以被倒進(jìn)模子里的那種；然后人們將其分割成割可3D打印的部分，并加上裝配孔和加熱空氣管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。最后這些部件被分別以6英寸左右的大小3D打印了出來。
一旦完成了這些工作，他們會在葉片上面覆蓋一層玻璃纖維層壓板，并進(jìn)行光滑處理。“每個模具段都被安裝在一個框架上，并配備一個熱空氣鼓風(fēng)機(jī)、溫度控制器和熱電偶。這個創(chuàng)新的空氣加熱技術(shù)可以節(jié)省能源，并消除了用人工鋪設(shè)嵌入模具的電熱絲這一非常麻煩 的步驟。而且，這種空氣鼓風(fēng)機(jī)在以后的模具中也可以再次使用。”AMO的研究人員說。
一旦組裝完成，這巨大的3D打印模具就具有非常平整、光滑的表面，而且具有氣密性，非常適合鑄造風(fēng)力葉片——而且比傳統(tǒng)的風(fēng)力葉片便宜得多。據(jù)研究人員們稱，他們的幾個研究葉片都是用這個3D打印的模具制造的。
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