項(xiàng)目組需要通過3D打印葉片來研究目前在風(fēng)力發(fā)電中一個(gè)存在矛盾的問題。原來,通常情況下如果需要獲得足夠的電力,在一個(gè)風(fēng)力發(fā)電場中會(huì)裝有許多風(fēng)力發(fā)電機(jī)。然而當(dāng)這些發(fā)電機(jī)比較密集的時(shí)候,他們之間會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響,反而會(huì)降低發(fā)電效率。項(xiàng)目的目標(biāo)就是解決這個(gè)問題。于是,項(xiàng)目組借助3D打印這種更為快速、經(jīng)濟(jì)的方式來制造渦輪葉片,用于研究該問題。美國國防部對(duì)此項(xiàng)目的初期投入為100萬美元。
3D打印渦輪葉
具體的操作是對(duì)葉片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并通過3D打印模具制造出一個(gè)同比例縮小的葉片進(jìn)行測試和研究。葉片的長度為13米,在制造完成之后將在國防部位于田納西周的風(fēng)力發(fā)電場進(jìn)行測試,幫助研究人員研究葉片之間是怎樣相互影響效率的。
3D打印渦輪葉
3D打印葉片模具與現(xiàn)有的葉片制造方式相比,可以為研究工作節(jié)約大量的成本和時(shí)間。使用傳統(tǒng)方式,模具中的復(fù)雜鑲件需要單獨(dú)制造出來,然后再使用模具制造玻璃纖維葉片。這種方式不僅成本高,而且周期長。然而,這些步驟可以用3D打印技術(shù)直接快速制造模具來替代。除了節(jié)約時(shí)間和成本以外,3D打印技術(shù)還讓研究人員獲得了對(duì)葉片進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的自由度。即使葉片的模具因此而變得十分復(fù)雜,3D打印技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)出來。
桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室、TPI Composites和Wetzel Engineering公司承擔(dān)了葉片的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)任務(wù)。而橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)使用Cincinnati的BAAM 3D打印機(jī)(大區(qū)域增材制造技術(shù))進(jìn)行葉片模具3D打印的任務(wù)。這臺(tái)3D打印機(jī)曾經(jīng)承擔(dān)了著名的LocalMotors汽車的車身3D打印任務(wù)。葉片的制造將在2016年夏季完成,而結(jié)構(gòu)測試、飛行試驗(yàn)將于2017年進(jìn)行。
(審核編輯: 智慧羽毛)
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