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(guān)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(shù)轉(zhuǎn)讓聯(lián)邦實驗室聯(lián)盟的2018年國家技術(shù)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(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(shè)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(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)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(shè)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(gòu)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(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(lǐng)導(dǎo)了生產(chǎn)葉片的設(shè)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(guān)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(gòu)CAD設(shè)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(dǎo)致成本的降低，并為工程師創(chuàng)造更自由設(shè)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(shù)，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(shù)焦點獎獲獎?wù)咴谫e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(shù)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。