长10多米！全球首个3D打印风力发电机叶片模具

在大众的认识中，或许3D打印只能做些小玩意，几十米高的风力发电机似乎与3D打印没什么关系。而桑迪亚国家实验室再一次刷新了我们的认识， 桑迪亚去年探索了3D打印的太阳能电池板，最近又开发出由3D打印模具制造的第一台风力发单机的巨大叶片，并由此获得了技术转让联邦实验室联盟的2018年国家技术焦点奖。

△风力发电机巨型叶片模具

风能是可持续性和可靠性方面最有前途的资源之一，但所使用的风机技术仍不完善。 平均涡轮叶片的大小意味着测试和原型设计可能过于昂贵和耗时。 与传统铸造方法相比，3D打印可以解决这个问题，因为它具有改进的设计灵活性和生产速度。

为了制造涡轮叶片，桑迪亚与3D打印领域的领导者橡树岭国家实验室以及全美最大的风力涡轮机叶片独立制造商TPI Composites合作。 桑迪亚研究员Josh Paquette表示：“桑迪亚的风能部门在设计叶片方面拥有丰富的经验，但我们的团队无法使用增材制造。” “这个项目是结合两个实验室的专业知识和行业顾问的机会，可以立即将这些知识带入私营部门。”

南极熊还曾经报道过橡树岭国家实验室3D打印巨型潜艇外壳等新闻，该机构在大尺寸3D打印方面经验非常丰富。也许，未来在区块链3D打印币(3dp.money)平台上，也可以提供类似的服务。

使用3D打印技术可以大大缩短新涡轮叶片的原型设计阶段。 用于制造模具的传统方法非常耗时且耗费劳动力，并且每个新的模型原型将需要大约16个月的时间才能完成，然后叶片最终可以建成并在其上进行测试。 3D打印模具将这一次缩短到仅仅三个月。

由桑迪亚和合作伙伴制造的风力发电机组相对较小，长13米(42.6英尺)。 桑迪亚领导了生产叶片的设计阶段，其中包括评估使用增材制造的可行性。 咨询了TPI有关机械参数的信息，并执行了成功模制叶片所需的结构CAD设计。 ORNL然后在短短的两周内在几个部分打印出模具。 刀片本身的最终组装和制造是在TPI进行的。

该协作式数字方法使总生产时间缩短一年多。 在未来，这将导致成本的降低，并为工程师创造更自由设计和更广泛地测试他们的想法的机会。 现在可以采取3D打印技术，可以做出更多的创新和更多潜在的能源效率改进方法。

2018年4月25日，技术焦点奖获奖者在宾夕法尼亚州费城联邦实验室联盟的全国会议上颁奖。 桑迪亚因其解决紧迫的行业问题的合作方式而获得该奖项。 桑迪亚还获得了FLC的先进纳米材料窗膜的技术转让优秀奖，每年为消费者节省数十亿美元的能源费用。