去年8月，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬和環(huán)境保護(hù)署宣布了一項(xiàng)新的清潔電源計(jì)劃。這項(xiàng)計(jì)劃的基本目標(biāo)是減少對(duì)煤和石油等高碳能源的依賴，轉(zhuǎn)向更加環(huán)保的可再生能源，如風(fēng)能和太陽(yáng)能等。目前美國(guó)風(fēng)能正在蓬勃發(fā)展，為全美1750萬(wàn)家庭提供能源供應(yīng)。最重要的是，風(fēng)力發(fā)電的電價(jià)僅為2.35美分/千瓦時(shí)，比美國(guó)許多地方電力批發(fā)市場(chǎng)的平均價(jià)格都便宜。
正是看到了這一點(diǎn)，近日，美國(guó)能源部宣布了一項(xiàng)計(jì)劃將投入巨資來(lái)借助3D打印技術(shù)將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片制造成本再降低5%。據(jù)能源效率和可再生能源辦公室的風(fēng)能、水能技術(shù)總監(jiān)Jose Zayas稱(chēng)，這5%成本的節(jié)省意味著每年可以多制造1.3萬(wàn)個(gè)葉片，總體上意味著7500萬(wàn)美元的節(jié)約。
為了推動(dòng)這個(gè)計(jì)劃，該機(jī)構(gòu)承諾將投資100萬(wàn)美元，其目標(biāo)是在2016年中期以前開(kāi)發(fā)出一個(gè)使用3D打印技術(shù)制造的展示葉片。需要強(qiáng)調(diào)的是，他們希望整個(gè)葉片都用3D打印技術(shù)制造完成。
能源效率和可再生能源辦公室助理主任David Danielson稱(chēng)：“在過(guò)去，3D打印是很很有意思，但它的速度太慢了，只適合制造巴掌大的部件。而現(xiàn)在我們希望能夠?qū)?D打印的部件擴(kuò)展到40英尺那么大。”
當(dāng)然了，美國(guó)能源部提出3D打印大尺寸對(duì)象的這個(gè)計(jì)劃是很有底氣的，因?yàn)樗玫搅藘杉以谶@一領(lǐng)域非常有經(jīng)驗(yàn)的合作伙伴的支持。其中之一就是橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL），它是美國(guó)能源部下屬最大的一家國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，在不久前該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)使用3D打印技術(shù)創(chuàng)建了依靠太陽(yáng)能或天然氣來(lái)發(fā)電的住宅和汽車(chē)。
另一個(gè)伙伴則是 Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，這家機(jī)構(gòu)自成立60多年來(lái)一直在為美國(guó)提供與國(guó)家安全問(wèn)題相關(guān)的科技解決方案。該實(shí)驗(yàn)室甚至還曾經(jīng)發(fā)明過(guò)增材制造技術(shù)——激光直接成型 （LENS），這是一種能夠打印復(fù)雜金屬部件的粉末3D打印工藝；還有Robocasting，這是一個(gè)通過(guò)加壓針使陶瓷漿料注漿成型成為三維部件，然后在窯爐里燒制硬化。
在這兩家機(jī)構(gòu)的協(xié)助下，美國(guó)能源部希望能夠使用3D打印技術(shù)使當(dāng)前的制造方法更有效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。事實(shí)上，當(dāng)前用來(lái)制造葉片的模具成本高達(dá)1000萬(wàn)美元，但是每個(gè)模具只能制造大約1000個(gè)葉片。更加麻煩的是，由于風(fēng)能技術(shù)的發(fā)展速度很快，這些葉片常常會(huì)在到達(dá)其使用壽命之前就已經(jīng)過(guò)時(shí)了，進(jìn)一步推高了制造成本。
傳統(tǒng)工藝制作的渦輪模具
據(jù)了解，這種模具是用復(fù)合材料和鋼結(jié)合制造的。不過(guò)目前尚不清楚將來(lái)美國(guó)能源部會(huì)使用什么樣的3D打印工藝來(lái)制造風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。就讓我們拭目以待吧。
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