3D打印一體化結構是一種具有代表性的為增材制造而設計（Design for additive manufacturing，DfAM）的結構。以增材制造的思維去設計時，需要突破以往通過鑄造、壓鑄、機械加工制造所帶來的思維限制，這個過程是充滿挑戰的。

隨著結構一體化在新能源領域應用的切入，能在未來5年內跑贏市場的應用點，將實現由“點”及“面”，從一個角落瞬間“掀起”，“跳躍”起來，塑造變化的大局，而3D打印在實現結構一體化方面有著天然的成本優勢，必將隨著能在未來5年內跑贏市場的應用點，將實現由“點”及“面”的應用發展獲得一條新的上升路線。有趣的是，GE不斷的開發3D打印實現結構一體化的優勢，近日GE通過3D打印的一體化渦輪機罩（帶內冷）的專利獲得通過。

挑戰機罩的冷卻

薄膜冷卻和沖擊冷卻的局限

燃氣輪機系統通過使流體（例如，熱氣）流過燃氣輪機系統的渦輪部件來產生動力。進氣與燃料混合以形成燃燒產物，以使多個旋轉葉片旋轉，通過渦輪部件的轉子或軸產生動力。

為了最小化熱膨脹，通常需要對渦輪機罩進行冷卻。用于冷卻渦輪機罩的常規工藝包括薄膜冷卻和沖擊冷卻。膜冷卻涉及在渦輪機部件的工作期間使冷卻空氣流過渦輪機護罩的表面；沖擊冷卻利用穿過渦輪機護罩形成的孔或孔在工作期間向渦輪機護罩的各個部分提供冷卻空氣。

這些冷卻過程中都會在渦輪機組件運行期間產生問題。根據3D科學谷的了解，在膜冷卻中使用的冷卻空氣可與流過流體流動路徑的工作流體混合，并可能在渦輪部件內引起湍流。另外，渦輪機護罩通常具有圖案化的表面，該圖案化的表面可以在操作期間改善與轉子的密封。然而，圖案化的表面通常不利于用于冷卻護罩的膜冷卻工藝。

沖擊冷卻也具有其弊端，為了形成穿過渦輪機護罩的各個部分的沖擊孔或孔，渦輪機護罩必須由多個零件形成，然后將其安裝到渦輪機部件中。隨著組裝在一起以形成渦輪機將冷卻一體化

燃氣渦輪系統的渦輪的一部分的側視圖，包括渦輪葉片，定子葉片，轉子，渦輪機殼體和渦輪機護罩。

渦輪機護罩的一體式主體可以在單個3D打印-增材制造過程形成，渦輪機護罩還可包括形成在其中的增壓室和冷卻通道。

增材制造特別適合于制造一體式主體的渦輪機護罩，增材制造無需使用任何類型的模具，就可以創建復雜的幾何形狀，并且幾乎沒有廢料。尤其是通過增材制造實現的一體式主體渦輪機護罩可以包括熱氣路徑可直接聯接至渦輪機殼體的部分。