在40年里,桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories,簡稱桑迪亞)的研究人員設(shè)計除了多種具有更高效率的風電機組,能夠比現(xiàn)有技術(shù)更有效地捕獲風能,從而降低可再生能源的成本。但樣機的生產(chǎn)制造是一個困難,每種機型葉片的生產(chǎn)和測試前,都需要花費16個月的時間來,來制作一套勞動密集型的定制化模具。
桑迪亞通過與3D打印領(lǐng)域的領(lǐng)導者橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory,簡稱橡樹嶺),以及全美最大的風電葉片制造商TPI復合材料公司(TPI Composites,簡稱TPI)率領(lǐng)的合作伙伴關(guān)系展示了將這一時間縮短到了3個月。桑迪亞利用3D打印技術(shù)直接將數(shù)字化設(shè)計方案打印成為模具,縮短了一年多的時間。圖中展示的是一個相對較小的13米葉片的模具,如果用于更大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn),設(shè)計師可以通過試驗設(shè)計來提高該技術(shù)的抗風險能力,并加速風力技術(shù)的創(chuàng)新。
在合作過程中,桑迪亞主導了葉片的設(shè)計,包括評估使用3D打印的可行性;TPI咨詢了機械參數(shù)并進行了成功制造模具所需的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算機輔助設(shè)計幾何;橡樹嶺則在短短的2周內(nèi)分幾個部分打印了模具,并最終在TPI工廠進行了葉片模具的組裝和葉片的制造。