增材制造优化海洋能源涡轮机生产工艺

 

 

近来，工程公司雷尼绍（Renishaw）与加拿大新斯科舍省社区学院（NSCC）建立合作，利用金属增材制造（AM）方式优化两个海洋涡轮机零件的生产。在世界各国对环保要求日益严苛的背景下，海洋能源涡轮机（OceanEnergyTurbine）受到了来自世界的越来越多的瞩目，据称该发电装置能够利用海洋水流来产生大量的绿色清洁能源，每单位空间内设置的这种装置能为数千户家庭提供数兆瓦电力。

 

与传统的制造方法相比，使用金属增材制造技术让零件的生产成本在降低80%的同时，也让生产时间缩短到两个月。零件是为一家专门研究风力涡轮机的加拿大工业设计初创公司BiomeRenewables制造。由于NSCC学院在海洋技术方面的专业知识储备及其工程研究设施（为不同行业制造原型而积累的经验）十分丰富，所以BiomeRenewables在决定扩展潮汐能的业务时，与NSCC取得了联系。

 

然而，起初NSCC使用的塑料解决方案并不适用于潮汐环境，因此NSCC决定通过金属增材制造来让零件更坚固，NSCC向雷尼绍求助了金属增材制造专业知识的帮助。

 

雷尼绍为BiomeRenewables协助设计了两种零件：第一个是改造部件“PowerCone”，位于现有涡轮机的轮毂上，通过让叶片以较低的速度旋转来让效率提高10-15%。第二个是采用弧形设计的螺旋桨，可减少叶片在水中转动时的阻力。这些零件用于制造涡轮机原型，此涡轮机在北爱尔兰的StrangfordLoch进行了测试。随后，将PowerCone和弧形设计螺旋桨添加到现有的涡轮机中，再对其进行测试。测试表明，涡轮浸没后，修改后的模型在各种潮汐速度下都能产生可观的功率。

 

 

雷尼绍加拿大公司增材制造业务经理MarkKirby表示：“增材制造让我们能够在两个月内生产出最终零件，这是传统方法无法企及的速度。海洋涡轮机项目让我们有机会看到金属增材制造如何提高可再生能源的效率。潮汐能涡轮机是许多正在增长中的可再生能源市场之一，我们十分高兴能够参与这样的项目。”

 

虽然人们通常认为金属增材制造的前期投资十分昂贵，但这项技术使BiomeRenewables可以将制造涡轮机的成本降低80%。MarkKirby表示，洋流能虽然目前尚未被广泛使用，但洋流能是目前可再生电源中一个很重要的潜在发电指标，其能量转换效率较高，约达20%~45%，比风能和太阳能发电都更具可预见性的实践可能。雷尼绍期待未来可以开展更多的类似项目，帮助更多公司从金属增材制造中受益。