这个缅因大学（UMaine）已从美国能源部（DoE）开发一种更环保的3D打印风力涡轮机叶片模具的方法。
通过在纤维素纳米纤维（CNF）印刷工艺中引入生物基原料，UMaine团队相信有可能将大幅面零件的生产成本降低50%。作为项目的一部分，橡树岭国家实验室（ORNL）还将把3D打印加热元件集成到模具中，因为联合研究小组旨在加快绿色能源技术的研发。
美国缅因大学参议员Susan Collins在颁奖典礼上说：“缅因大学仍然是AM和风能技术的领导者，这项资金将利用研究者在这两个领域的专长。”“我们很高兴能源部继续投资于UMaine的尖端研究。”
UMaine的CNF 3D打印工艺
在ORNL和DoE的支持下，UMaine研究人员自2019年5月以来一直在开发CNF方法。该团队的研究主要集中在新型木质原料，并通过进行多尺度建模和可持续性生命周期分析，评估其是否适合3D打印。
这种材料本身是以纳米纤维素为基础的，纳米纤维素是绿色植物细胞的一种变体，具有与铝相同的抗拉强度和无毒性。而可再生纤维经常被用来制作漂亮的敷料在医疗保健应用程序中，UMaine团队越来越多地部署它们来创建更大的结构，例如25英尺3D打印船．
使用由创建的自定义大格式计算机英格索尔机床公司，UMaine的研究人员已经能够制造出一种创纪录的5000磅重的汽车，他们称之为“3Dirigo”。在其他地方，该系统也被美国陆军CCDC士兵中心为了3D打印12英尺长的避难所，研究人员现在选择再次与英格索尔合作，制造大型风力涡轮机叶片组件。
制造环保型涡轮叶片
目前，设计和制造涡轮叶片所需的模具和模具成本可能高达1000万美元，耗时通常需要16-20个月才能完成。因此，当新颖的设计推向市场时，它们可能已经过时了，从而抑制了这个正在成长的行业中的创新。
这就是为什么乌梅先进结构与复合材料中心正在开发一种成本更低、速度更快的3D打印模具的方法。在耗资280万美元的项目中，UMaine团队打算使用他们称之为“世界上最大的聚合物打印机”以及可回收的原料和木材支架来制造大规模塑料模具。
研究人员估计，他们的新工艺可以节省25-50%的成本，同时将涡轮叶片的交货时间最多缩短6个月。作为另一份400万美元的合同的一部分，UMaine还将与ORNL合作，试验用机器人将连续增强纤维沉积到添加剂叶片中。
鉴于在生产过程中控制模具表面温度至关重要，ORNL预测其加热元件将有助于进一步缩短时间和降低成本。总的来说，作为领先的涡轮机供应商，该项目的成果可能非常重要TPI复合材料和西门子Gamesa（SGRE）正在密切监测其进展情况。
如果研究人员的CNF技术能够成功演示，它可以说服SGRE和TPI将其应用于最终用途应用中。同样，英格索尔机床和材料公司泰克默首相随着研究团队寻求使他们的方法更具可扩展性，他们也在该项目上进行合作。
添加剂涡轮机应用程序
尽管3D打印涡轮叶片是该技术的一个相对较新的应用，但它开始吸引能源行业主要参与者的兴趣。
例如，美国能源部授予计算材料设计专家120万美元QuesTek创新，以开发新材料3D打印燃气轮机叶片．QuesTek的铌基合金可以在更高的工作温度下提供更高的燃料效率。
在别处通用可再生能源公司利用科博德氏混凝土三维打印制作技术创纪录的风力发电塔. 该大型项目旨在促进可再生能源发电，同时降低其总体生产成本。
同样，来自普渡大学我们正在开发一种3D打印混凝土风力涡轮机部件. 该团队声称，在现场印刷离岸涡轮机锚，而不是用钢制造锚并将其运送到那里，可以显著节约成本。
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特色图片显示了UMaine团队的3D打印风叶模具的一部分。通过UMaine拍摄。
