6月15日是全球風(fēng)能日，這一年度活動(dòng)旨在探索風(fēng)能重塑能源系統(tǒng)的潛力。美國(guó)能源部先進(jìn)制造辦公室（AMO）借此機(jī)會(huì)，聯(lián)合風(fēng)能與水力發(fā)電技術(shù)辦公室（WWPTO），重點(diǎn)展示在風(fēng)電組件創(chuàng)新制造工藝方面的合作成果。今年早些時(shí)候，雙方宣布了一項(xiàng)突破性合作，將增材制造（即3D打印）技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片模具的制造。該項(xiàng)目由橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室以及企業(yè)合作伙伴TPI Composites共同推進(jìn)，旨在通過(guò)清潔技術(shù)制造降低風(fēng)電組件的生產(chǎn)成本與能耗，從而提升美國(guó)在清潔能源領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

BAAM設(shè)備實(shí)現(xiàn)百倍以上效率躍升

此次葉片模具的打印工作依托于橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室制造示范設(shè)施中的大型面積增材制造（BAAM）機(jī)器。與傳統(tǒng)工業(yè)級(jí)3D打印設(shè)備相比，BAAM的速度提升了500至1000倍，且能夠打印比現(xiàn)有設(shè)備大10倍的聚合物部件。由于該模具將用于制造長(zhǎng)度為13米（42英尺）的研究型葉片，BAAM提供了必要的規(guī)?；A(chǔ)，為葉片研發(fā)與制造領(lǐng)域的這一開創(chuàng)性進(jìn)展奠定了基石。

隨著技術(shù)的迭代，3D打印系統(tǒng)不僅在尺寸上有所突破，其功能多樣性也日益增強(qiáng)，成為減少?gòu)U料、縮短交貨期及提升設(shè)計(jì)靈活性的關(guān)鍵工具。在風(fēng)電行業(yè)追求降本增效的大背景下，這種能夠處理超大尺寸部件的增材制造能力，直接解決了大型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件成型難、周期長(zhǎng)的痛點(diǎn)。

空氣加熱技術(shù)重塑模具工藝流程

模具的制造流程始于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）。設(shè)計(jì)師基于Zui終葉片的形狀生成CAD文件，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化以適配3D打印需求。在此基礎(chǔ)上，可額外添加裝配孔和加熱風(fēng)道等結(jié)構(gòu)特征。BAAM設(shè)備隨后依據(jù)CAD數(shù)據(jù)擠出復(fù)合材料，逐層打印出高達(dá)六英尺的模具段。

當(dāng)各模具段打印完成后，表面會(huì)涂覆一層玻璃纖維層壓板，以形成與傳統(tǒng)葉片制造工藝兼容的表面。該玻璃纖維層經(jīng)過(guò)機(jī)械加工，以達(dá)到所需的形狀和表面質(zhì)量。隨后，每個(gè)模具段被安裝在框架上，并配備熱風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)、溫度控制器和熱電偶。這種創(chuàng)新的空氣加熱技術(shù)不僅節(jié)省了能源，更消除了傳統(tǒng)工藝中需手工鋪設(shè)嵌入模具內(nèi)的電阻絲這一勞動(dòng)密集型步驟。此外，這些熱風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)可在后續(xù)模具制造中重復(fù)使用。

在框架和鼓風(fēng)機(jī)安裝完畢后，葉片段被組裝在一起，段間接縫經(jīng)過(guò)修補(bǔ)處理，確保表面平整、光滑且氣密性良好。至此，完成的模具完全兼容傳統(tǒng)的葉片制造工藝，實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字模型到實(shí)體工具的高效轉(zhuǎn)化。

自該項(xiàng)目首次公布以來(lái)，團(tuán)隊(duì)已成功完成模具段的打印、測(cè)試與組裝工作。上個(gè)月，在新奧爾良舉行的AWEA WINDPOWER會(huì)議上，展出了3D打印模具的樣本片段以及由該模具制成的葉片樣品，直觀展示了這一技術(shù)的成熟度與應(yīng)用前景。

技術(shù)融合啟示中國(guó)風(fēng)電制造升級(jí)

對(duì)于中國(guó)風(fēng)電制造企業(yè)而言，這一案例提供了重要的技術(shù)參考。傳統(tǒng)大型風(fēng)電葉片模具依賴大量手工鋪層和復(fù)雜的加熱系統(tǒng)，不僅人力成本高，且周期長(zhǎng)、一致性難保證。BAAM技術(shù)與空氣加熱方案的結(jié)合，證明了增材制造在超大尺寸工裝夾具領(lǐng)域的可行性。中國(guó)企業(yè)在推進(jìn)葉片大型化（如100米以上海上風(fēng)機(jī)葉片）的過(guò)程中，可借鑒此類“打印+傳統(tǒng)工藝”的混合模式，利用3D打印快速成型復(fù)雜內(nèi)腔和加熱通道，從而縮短研發(fā)迭代周期，降低對(duì)熟練工人的依賴，進(jìn)一步提升在高端風(fēng)電裝備市場(chǎng)的全球競(jìng)爭(zhēng)力。