在大眾的認識中，或許3D打印只能做些小玩意，幾十米高的風力發(fā)電機似乎與3D打印沒什么關系。而桑迪亞國家實驗室再一次刷新了我們的認識， 桑迪亞去年探索了3D打印的太陽能電池板，最近又開發(fā)出由3D打印模具制造的第一臺風力發(fā)單機的巨大葉片，并由此獲得了技術轉(zhuǎn)讓聯(lián)邦實驗室聯(lián)盟的2018年國家技術焦點獎。

△風力發(fā)電機巨型葉片模具

風能是可持續(xù)性和可靠性方面最有前途的資源之一，但所使用的風機技術仍不完善。 平均渦輪葉片的大小意味著測試和原型設計可能過于昂貴和耗時。 與傳統(tǒng)鑄造方法相比，3D打印可以解決這個問題，因為它具有改進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打印領域的領導者橡樹嶺國家實驗室以及全美最大的風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：“桑迪亞的風能部門在設計葉片方面擁有豐富的經(jīng)驗，但我們的團隊無法使用增材制造。” “這個項目是結(jié)合兩個實驗室的專業(yè)知識和行業(yè)顧問的機會，可以立即將這些知識帶入私營部門。”

南極熊還曾經(jīng)報道過橡樹嶺國家實驗室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，未來在區(qū)塊鏈3D打印幣(3dp.money)平臺上，也可以提供類似的服務。

使用3D打印技術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(tǒng)方法非常耗時且耗費勞動力，并且每個新的模型原型將需要大約16個月的時間才能完成，然后葉片最終可以建成并在其上進行測試。 3D打印模具將這一次縮短到僅僅三個月。

由桑迪亞和合作伙伴制造的風力發(fā)電機組相對較小，長13米(42.6英尺)。 桑迪亞領導了生產(chǎn)葉片的設計階段，其中包括評估使用增材制造的可行性。 咨詢了TPI有關機械參數(shù)的信息，并執(zhí)行了成功模制葉片所需的結(jié)構CAD設計。 ORNL然后在短短的兩周內(nèi)在幾個部分打印出模具。 刀片本身的最終組裝和制造是在TPI進行的。

該協(xié)作式數(shù)字方法使總生產(chǎn)時間縮短一年多。 在未來，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。 現(xiàn)在可以采取3D打印技術，可以做出更多的創(chuàng)新和更多潛在的能源效率改進方法。

2018年4月25日，技術焦點獎獲獎者在賓夕法尼亞州費城聯(lián)邦實驗室聯(lián)盟的全國會議上頒獎。 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項。 桑迪亞還獲得了FLC的先進納米材料窗膜的技術轉(zhuǎn)讓優(yōu)秀獎，每年為消費者節(jié)省數(shù)十億美元的能源費用。