關于3D打印和可再生能源的3D打印行業訪談系列轉向風能領域的增材制造。

美國的風能在2020年以創紀錄的速度增長，陸上風電裝置數年來首次超過太陽能裝置。與上一年相比，該國的海上風電管道在2020年增長了24%。另一個值得注意的新興趨勢涉及對使用海上風能生產清潔氫氣的興趣增加。為使歐盟(EU)到2026年實現其40%的可再生能源目標，從現在到那時，每年需要安裝32吉瓦的新風電場。由于全球供應鏈問題和瓶頸，到2021年歐洲的風電裝機容量僅為17.4吉瓦，3D打印是否有黃金機會增加其在該領域的應用？

GE的Haliade-X海上風力渦輪機。圖片來自通用電氣。

利用3D打印提升風能競爭力

3D打印的熱塑性塑料葉片尖端也可以在使用壽命結束時熔化和回收，這是GE可再生能源項目的一個重要方面。該團隊還在探索渦輪葉片的哪些其他部分可以從3D打印技術和熱塑性材料中受益，以增加組件的上市時間、質量和可持續性。貝魯奇表示，3D打印不僅將為風能行業帶來成本和性能競爭力優勢，而且該技術還將“幫助GE Renewable支持我們的客戶，推動能源轉型越來越遠。”

一個3D打印的混凝土風力渦輪機塔。圖片來自通用電氣。

AM對風能的好處

關于GE，“3D打印技術已經成熟，可以幫助我們制作小型和大型部件的工具，以及對我們工廠運營效率產生直接和直接影響的快速原型制作，”Bellucci說。 “要將3D打印直接應用到我們的產品中，還需要一些時間，但潛力非常大，我們正在積極探索不同的用例。”Bellucci說，看看風能之外的整個可再生能源組合，GE認為3D打印的所有傳統優勢取決于相關的用例。這些好處包括上市時間、鑄件模具的3D打印、更具彈性、本地化和敏捷的供應鏈，以及主要由技術的自動化和數字化特性驅動的提高質量一致性。

NREL研究人員的13米熱塑性刀片原型的一部分。照片來自NREL的Ryan Beach。

通過3D打印幫助可再生能源轉型

“3D打印還可以更輕松地將回收材料和二次材料流融入我們的設計中，”Bellucci補充道。 “例如，當我們為新的渦輪機3D打印塔時，我們正在探索使用將用于回收退役風力渦輪機葉片中生產的材料的方法，有效地交叉授粉我們與Holcim的兩個有希望的合作伙伴關系。“同樣，在美國國防部的支持下，我們正在探索將3D打印與熱塑性材料結合用于新型先進風力渦輪機葉片的方法。這些3D打印創新可以顯著減少生產新風力渦輪機所需的材料數量。根據貝魯奇的說法，最近的生命周期評估(LCA)分析表明，在塔頂制造大型鑄件時，這種先進的制造工藝可能會減少多達15%的溫室氣體排放。LCA還表明，先進的制造技術可以在葉尖制造過程中減少高達10%的溫室氣體排放，在高渦輪塔制造過程中減少25%。

“展望未來，我們將繼續與客戶和其他行業合作伙伴合作，開發有助于加速能源轉型的創新技術，這與我們專注于使用可持續循環設計為所有利益相關者實現環境效益最大化的方式相一致，”貝魯奇總結道。