去年8月，美國總統奧巴馬和環(huán)境保護署宣布了一項新的清潔電源計劃。這項計劃的基本目標是減少對煤和石油等高碳能源的依賴，轉向更加環(huán)保的可再生能源，如風能和太陽能等。目前美國風能正在蓬勃發(fā)展，為全美1750萬家庭提供能源供應。最重要的是，風力發(fā)電的電價僅為2.35美分/千瓦時，比美國許多地方電力批發(fā)市場的平均價格都便宜。
正是看到了這一點，近日，美國能源部宣布了一項計劃將投入巨資來借助3D打印技術將風力發(fā)電機的葉片制造成本再降低5%。據能源效率和可再生能源辦公室的風能、水能技術總監(jiān)Jose Zayas稱，這5%成本的節(jié)省意味著每年可以多制造1.3萬個葉片，總體上意味著7500萬美元的節(jié)約。
為了推動這個計劃，該機構承諾將投資100萬美元，其目標是在2016年中期以前開發(fā)出一個使用3D打印技術制造的展示葉片。需要強調的是，他們希望整個葉片都用3D打印技術制造完成。
能源效率和可再生能源辦公室助理主任David Danielson稱：“在過去，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。而現在我們希望能夠將3D打印的部件擴展到40英尺那么大。”
當然了，美國能源部提出3D打印大尺寸對象的這個計劃是很有底氣的，因為他得到了兩家在這一領域非常有經驗的合作伙伴的支持。其中之一就是橡樹嶺國家實驗室（ORNL），它是美國能源部下屬最大的一家國家實驗室，在不久前該實驗室已經使用3D打印技術創(chuàng)建了依靠太陽能或天然氣來發(fā)電的住宅和汽車。
另一個伙伴則是 Sandia國家實驗室，這家機構自成立60多年來一直在為美國提供與國家安全問題相關的科技解決方案。該實驗室甚至還曾經發(fā)明過增材制造技術——激光直接成型 （LENS），這是一種能夠打印復雜金屬部件的粉末3D打印工藝；還有Robocasting，這是一個通過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。
在這兩家機構的協助下，美國能源部希望能夠使用3D打印技術使當前的制造方法更有效率，進而實現成本節(jié)約。事實上，當前用來制造葉片的模具成本高達1000萬美元，但是每個模具只能制造大約1000個葉片。更加麻煩的是，由于風能技術的發(fā)展速度很快，這些葉片常常會在到達其使用壽命之前就已經過時了，進一步推高了制造成本。
傳統工藝制作的渦輪模具
據了解，這種模具是用復合材料和鋼結合制造的。不過目前尚不清楚將來美國能源部會使用什么樣的3D打印工藝來制造風力發(fā)電機葉片。就讓我們拭目以待吧。
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