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(yáng)能等。但是成本問(wèn)題始終是擋在人們面前的一大障礙，為此，隸屬于美國(guó)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(kāi)發(fā)成本。由于風(fēng)力渦輪葉片的長(zhǎng)度動(dòng)輒超過(guò)40英尺，AMO為此打算先分成6英尺長(zhǎng)的部件分別3D打印出來(lái)，然后組合成稱模具，使其可以澆鑄出完整的葉片。
具體來(lái)說(shuō)，這個(gè)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(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）、美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（SNL）和企業(yè)合作伙伴T(mén)PI Composites共同合作開(kāi)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(gè)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(huì)問(wèn)：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(shuō)，這個(gè)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(guò)制造清潔能源技術(shù)提高我們國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)力。3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)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(lái)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(guò)，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(chǎng)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)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€(gè)完整的研究葉片就足有42英尺長(zhǎng)（約合13米）。
如此長(zhǎng)的葉片，即使是BAAM 3D打印機(jī)也不能一次打印出來(lái)。為此，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)做了一下變通。首先，研究人員開(kāi)發(fā)出了該研究葉片的一個(gè)CAD模型，這個(gè)模型基本上是一個(gè)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(lái)。
一旦完成了這些工作，他們會(huì)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(gè)模具段都被安裝在一個(gè)框架上，并配備一個(gè)熱空氣鼓風(fēng)機(jī)、溫度控制器和熱電偶。這個(gè)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(shuō)。
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(gè)研究葉片都是用這個(gè)3D打印的模具制造的。
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