美国将率先应用3D打印风电叶片
来源：风电流域 2025-08-05 16:20:56
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文章关键词： 3D打印风电叶片原文：http://shenzhen.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-16265.html 3D打印又称增材制造技术，是一种依据三维CAD数据通过逐层材料累加的方法制造实体零件的技术，最些年得到了广泛的应用。然而，由于风电叶片由玻璃纤维或碳纤维构成，形状复杂并且尺寸巨大，一直以来，3D打印技术并未渗透人风电叶片中。
美国一家初创公司 Orbital Composites 希望通过使用 3D 打印机和机器人直接在现场制造风力机叶片，从而彻底改变风电行业。据首席执行官 Amolak Badisha 称，未来将消除运输叶片所涉及的复杂的物流问题。
借助复合材料 3D 打印技术，与传统的手动工艺相比，叶片生产速度要快得多，成本效益也更高。整个生产技术可以装进集装箱，灵活地运输到风力机安装现场。
初步测试表明，与海上生产相比，制造成本最多可降低 25%。此外，可以使用更大的叶片以获得更高的发电量。计划还要求对塔架和其他风力机部件进行全 3D 打印。
此外，Gulf Wind Technology 公司自 2021 年以来一直在制造风力机叶片，作为美国唯一的独立风力机技术解决方案提供商，其位于密西西比州的工厂拥有一支专业工程师团队。其最近宣布与 3D 打印公司 Stratasys 建立合作伙伴关系，引入增材制造技术以测试和改进模型。
这些模型是使用 Somos Perform Reflect 材料生产的，该材料具有高强度、刚度和耐温性，这在风洞测试中至关重要。此外，它们可用于更快地测试叶片的形状和设计，从而最大限度地提高风能效率。
他们还计划与美国能源部（U.S. Department of Energy） 合作，还将开发一种用于 3D 打印的电缆机器人，以便在现场更高效地制造风力机。Orbital Composites 表示，该工艺可以显著扩大风力发电的规模。
今年早些时候宣布，ORNL 正在与 UMaine 和 Orbital Composites（美国加利福尼亚州圣何塞）领导一个由 DOE 资助的 400 万美元项目，使用 Orbital 的集装箱式 3D 打印机器人对风力叶片组件进行现场打印。Orbital Composites 证明其移动机器人平台可以提高 25% 以上的劳动力。传统的叶片制造工艺，以及新叶片设计交货时间缩短 50% 以上。
此外，GE 业务部门和 LM Wind Power（丹麦科灵）——也在与 U.S. DOE 合作开展一个项目，该项目于 2021 年 1 月宣布，用于设计和制造 3D 打印转子叶片尖端，重点是低成本增强热塑性复合材料。这个为期 25 个月、耗资 670 万美元的项目将涉及合作伙伴 ORNL 和 NREL。该项目的目标是提供一个用于结构测试的全尺寸叶尖，以及安装在风力机上的三个叶尖。
早在2021 年 1 月，美国缅因大学先进结构和复合材料中心（UMaine ASCC）就宣布，它正在参与一个由美国能源部先进制造办公室资助的 280 万美元项目，用于开发一种快速、低成本的增材制造解决方案，用于制造大型、 分段式风力叶片模具。该项目的合作伙伴包括 ORNL、TPI、西门子歌美飒、Ingersoll Machine Tools和 Techmer PM。
在接下来的两年里，UMaine 及其合作伙伴将致力于开发 3D 打印的 17 米长的模段，用于注入 120 米长的转子叶片。将打印两个模具段，并研究开发一种连接方法以组装模具。模具部分将在 UMaine 的大幅面 3D 打印机上打印，该打印机每小时可打印高达 150 磅的材料。ORNL 还提供专门开发的 3D 打印加热元件，这些加热元件将被自动沉积到模具中，用于模具表面温度控制。
该计划的目标是使用 3D 打印来加快叶片的上市时间并降低新叶片的开发成本，目标是分别缩短六个月和降低 25-50% 的模具成本。据 UMaine ASCC 的创始执行董事 Habib Dagher 博士称，另一个关键方面是开发和使用 100% 可回收的生物基热塑性聚合物，该聚合物由木纤维增强。据说这种材料可以产生所需的机械性能，但比碳纤维增强 ABS 热塑性原料更便宜。
Dagher 说，最终目标是将工作扩展到 3D 打印最终用途叶片本身的一些组件，以完全减少模具的使用。目前正在进行材料开发，他预计 UMaine 将能够在未来两年内开始开发原型叶片组件。
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