在GE近期在紐約舉辦的Industry in 3D系列脫口秀訪談節(jié)目中，GE概述了GE集團(tuán)關(guān)于增材制造的愿景，并展示了3D打印如何為全球企業(yè)增加價(jià)值。增材制造已經(jīng)在“擾亂”傳統(tǒng)制造行業(yè)的商業(yè)模式，并加速產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造方式，GE的可再生能源行業(yè)也不例外，增材制造與可再生能源行業(yè)的結(jié)合正在進(jìn)行中。

     與GE Additive團(tuán)隊(duì)一起，GE的可再生能源部門正在努力了解3D打印技術(shù)對(duì)可再生能源領(lǐng)域帶來(lái)的作用。3D科學(xué)谷了解到通過若干個(gè)案例，GE的可再生能源部門發(fā)現(xiàn)3D打印有機(jī)會(huì)降低產(chǎn)品成本并最終降低平均能耗成本（LCOE）。增材制造技術(shù)可以通過更輕更小的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，甚至將原來(lái)復(fù)雜的多個(gè)零件組成的部件簡(jiǎn)化為更少零件組成的部件，從而簡(jiǎn)化供應(yīng)鏈物流，而且還可以縮短原型的開發(fā)周期時(shí)間。GE的可再生能源部門根據(jù)3D打印技術(shù)的特點(diǎn)，確定了一些長(zhǎng)期目標(biāo)的項(xiàng)目，這些項(xiàng)目是改變游戲規(guī)則的，而另一些項(xiàng)目則是面向更短期的成就。

    增材制造技術(shù)的成本，尤其是與塑料3D打印有關(guān)的成本在過去幾年中顯著下降，隨著這一趨勢(shì)的繼續(xù)，更多的附加應(yīng)用將成為可能。GE的可再生能源部門與GE Additive增材制造部門合作，已經(jīng)取得了一些令人振奮的成果：

幾周前，在西班牙的一家鑄造廠，GE的可再生能源部門成功地為Haliade-X海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組3D打印了一個(gè)55％的比例模型的風(fēng)電葉片原型鑄造用模具。這樣的模具大幅縮短了從概念到完成的時(shí)間，與傳統(tǒng)方法相比，該項(xiàng)目顯示了顯著的縮短交付周期的能力，同時(shí)還降低了模具成本，并保持了設(shè)計(jì)變更的開放性和靈活性。

接下來(lái)的步驟涉及對(duì)鑄造尺寸的全面分析，并探索使用增材制造鑄造用模具的方法，以及澆注全尺寸版本風(fēng)電葉片原型的可能性。

除了這個(gè)案例，去年，GE的可再生能源部門還交付了GE迄今為止最大的3D打印2.5 MW風(fēng)電輪轂的全面模型。這個(gè)風(fēng)電輪轂?zāi)Ｐ椭苯咏桓督oGE的彭薩科拉工廠，用于驗(yàn)證一些關(guān)鍵設(shè)計(jì)功能，從而獲得必要的信心，以便決定訂購(gòu)相關(guān)的生產(chǎn)用模具。

GE的彭薩科拉工廠已經(jīng)將3D打印原型作為生產(chǎn)準(zhǔn)備的一個(gè)環(huán)節(jié)，在進(jìn)入到鑄造環(huán)節(jié)之前，早期的流水線設(shè)置和培訓(xùn)，安全評(píng)估以及探索額外成本，3D打印原型可以幫助到生產(chǎn)準(zhǔn)備的方方面面。

3D打印使得GE的可再生能源部門將設(shè)計(jì)到生產(chǎn)時(shí)間縮短了大約5個(gè)月，當(dāng)然，其中還節(jié)省了大量的成本。

此外，GE的可再生能源部門的水力發(fā)電業(yè)務(wù)中，還通過3D打印鑄造模具的方式獲得了第一個(gè)直徑約1米弗朗西斯葉輪，這是水輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，葉輪將水的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為扭矩。通過3D打印技術(shù)意味著模具精度和鑄件精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

GE的水力發(fā)電業(yè)務(wù)單元發(fā)現(xiàn)這種方式意味著更少和更簡(jiǎn)單的制造步驟，不僅是成本和時(shí)間的節(jié)約，由于這種增材制造技術(shù)，可以創(chuàng)造一些迄今為止見過的最大的3D打印模具，并且從概念到完成概念驗(yàn)證的鑄造時(shí)間僅需幾個(gè)月，這些項(xiàng)目表明，與傳統(tǒng)方法相比，3D打印可以顯著縮短交付周期，同時(shí)還可以降低工具成本，并保持設(shè)計(jì)變更的開放性和靈活性。

–—- 3D科學(xué)谷Review

-- 葉片鑄造

關(guān)于風(fēng)電葉片的鑄造，根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，風(fēng)電葉片最新發(fā)展的成型方法是RTM，即樹脂轉(zhuǎn)移模塑成型法。將纖維預(yù)成型體置于模腔中，然后注進(jìn)樹脂，加溫加壓成形。RTM是目前世界上公認(rèn)的低本錢制造方法，發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛。

要獲得優(yōu)良的葉片幾何形狀，除了材料技術(shù)，鑄造模具是關(guān)鍵。

在這方面，美國(guó)先進(jìn)制造國(guó)家項(xiàng)目辦公室(AMO)與橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室下設(shè)的風(fēng)能水能技術(shù)辦公室WWPTO合作于2016年通過橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的BAAM系統(tǒng)開發(fā)出大型的風(fēng)電葉片模具。

葉片模具長(zhǎng)達(dá)13米，被切割成適合3D打印的尺寸大小，并設(shè)計(jì)了完整的裝配孔和內(nèi)部輕量化結(jié)構(gòu)。隨后葉片的結(jié)構(gòu)部分被送去BAAM系統(tǒng)進(jìn)行3D打印。

3D打印工作完成后，上面被覆蓋了一層玻璃纖維層壓板以獲得平滑的表面。隨后模具被組裝好并安裝在框架上，并配備了暖風(fēng)機(jī)、溫度控制器和熱電偶。在隨后的葉片鑄造過程中，創(chuàng)新的空氣加熱技術(shù)可以節(jié)約能源，并消除手工鋪設(shè)加熱線的麻煩，減少了模具中的勞動(dòng)密集的一個(gè)步驟。

根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，這可以說開創(chuàng)了通過3D打印來(lái)降低中等長(zhǎng)度的葉片鑄造成本的先河。3D打印正發(fā)揮有價(jià)值的意義：減少浪費(fèi)，減少交貨時(shí)間，并提供更靈活的設(shè)計(jì)自由度。重要的是3D打印的模具比傳統(tǒng)模具更經(jīng)濟(jì)，這使得風(fēng)能這種清潔能源更加低成本了。

-- 葉輪鑄造

    關(guān)于弗朗西斯葉輪的鑄造，與傳統(tǒng)的先制造木模再生產(chǎn)砂型的方法不同的是，3D打印帶來(lái)了設(shè)計(jì)的自由度。傳統(tǒng)方式制造葉輪，由于葉輪設(shè)計(jì)弧度的問題，常常不得將葉輪分為幾塊來(lái)生產(chǎn)，以解決干涉問題，而通過3D打印，這些復(fù)雜的設(shè)計(jì)可以被完整的制造出來(lái)。

   在這方面，voxeljet-維捷就完成過弗朗西斯型水輪機(jī)葉輪的快速迭代，并完整制造復(fù)雜的葉輪弧度，voxeljet維捷在收到設(shè)計(jì)模型的數(shù)據(jù)后會(huì)做一個(gè)檢查，隨后這些數(shù)據(jù)處理并被3D打印設(shè)備讀取，短短的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，葉輪的砂型就被設(shè)備打印出來(lái)。

打印工作完成后，多余的沙子被去除，然后通過壓縮空氣來(lái)清洗砂型，隨后運(yùn)到鑄造廠。在鑄造廠，這些砂型模具被涂黑，組裝完成好的砂模被送至1650°C的鑄造環(huán)境下，來(lái)鑄造耐腐蝕不銹鋼材料的葉輪。

根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，當(dāng)前這個(gè)過程主要用于葉輪原型的生產(chǎn)，因?yàn)?D打印砂型不需要使用傳統(tǒng)的方法來(lái)生產(chǎn)昂貴的砂型模具，這節(jié)省了大量的成本，而且當(dāng)新的設(shè)計(jì)迭代要求做出改變的時(shí)候，只需要點(diǎn)擊鼠標(biāo)，新的砂型又可以開始生產(chǎn)了。

與傳統(tǒng)的先制造木模再生產(chǎn)砂型的方法不同的是，3D打印還帶來(lái)了設(shè)計(jì)的自由度。傳統(tǒng)方式制造葉輪，由于葉輪設(shè)計(jì)弧度的問題，常常不得將葉輪分為幾塊來(lái)生產(chǎn)，以解決干涉問題，而通過3D打印，這些復(fù)雜的設(shè)計(jì)可以被完整的制造出來(lái)。

當(dāng)然，文中GE的可再生能源部門所使用的3D打印技術(shù)與以上兩種技術(shù)有怎樣的區(qū)別和聯(lián)系，我們還不得而知，3D科學(xué)谷將持續(xù)保持關(guān)注。