美國能源部國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）通過在其Flatirons園區(qū)部署新型激光金屬3D打印機(jī)，旨在加速海洋能源創(chuàng)新。這項(xiàng)技術(shù)正在幫助研究人員快速設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試能承受海洋極端力量的原型設(shè)備。

“與塑料相比，金屬部件可承受5至10倍的力，”NREL機(jī)械工程師Paul Murdy表示，“這種耐久性對(duì)于海洋能源裝置至關(guān)重要——這些利用波浪、洋流和潮汐發(fā)電的設(shè)備，若完全捕獲其能量，可滿足美國高達(dá)60%的電力需求。”

此前，開發(fā)全尺寸海洋原型設(shè)備成本高昂且耗時(shí)。新打印機(jī)改變了這一現(xiàn)狀。“我們?cè)谛⌒驮O(shè)備的快速原型制造和增材制造方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn)，”NREL研究工程師Casey Nichols表示，“但大型3D打印機(jī)讓我們能開展更多實(shí)際規(guī)模的研究。”

這套由田納西州One-Off Robotics公司定制建造的新系統(tǒng)具有八軸運(yùn)動(dòng)功能，可制造復(fù)雜幾何形狀。它能生產(chǎn)長達(dá)一米的近全尺寸結(jié)構(gòu)，使用高達(dá)2500華氏度的激光將不銹鋼熔化成精密耐用的疊層。

Nichols談到，“利用這項(xiàng)技術(shù)，我們能彌合從先進(jìn)幾何概念設(shè)計(jì)到實(shí)際零件生成測(cè)試的鴻溝——將計(jì)算機(jī)模型轉(zhuǎn)化為物理實(shí)驗(yàn)。”

NREL研究員Charles Candon則表示，除海洋能源外，該打印機(jī)還支持航空航天、海軍艦艇、水加熱和制藥等多個(gè)行業(yè)的研究。團(tuán)隊(duì)已使用它將開發(fā)周期從九個(gè)月縮短至數(shù)天。在實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)這臺(tái)快速原型制造設(shè)備前，往往要等待長達(dá)9個(gè)月才能獲得一個(gè)金屬部件。現(xiàn)在可以在幾天內(nèi)就能完成。

對(duì)Murdy而言，重點(diǎn)仍在材料上。他們需要使用金屬，因?yàn)樗鼈兙哂袕?qiáng)度和耐腐蝕性。他的團(tuán)隊(duì)正在為從平靜海床到湍急河床等不同海洋環(huán)境定制不銹鋼部件。

通過這項(xiàng)投資，NREL正將3D打印打造為加速海洋能源技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵工具——同時(shí)提升美國在航空航天、船舶制造等領(lǐng)域的制造能力。