Fraunhofer IGCV， voxeljet联手打造风力涡轮机模具

德国研究机构Fraunhofer IGCV 和粘合剂喷射系统制造商 voxeljet近日宣布，他们打算开发迄今为止最大的风力涡轮机模具3D 打印机。

被称为“Advance Casting Cell”或“ACC”的新系统专门用于打印铸造通用电气（GE）Haliade-X涡轮机零件所需的模具，每个零件的重量可达 60 吨。 voxeljet 表示，一旦它在 2022 年进入初步试验，该机器有望将模具交货时间缩短 80%，并且通过现场生产的方式，也将减少碳排放。

“3D 打印模具将带来许多好处，包括通过改善表面光洁度、精度和一致性来提高铸造质量，”GE 可再生能源高级增材设计工程师 Juan Pablo Cilia 说，“此外，砂粘合剂喷射模具或增材模具可通过优化设计减少加工时间和其他材料成本，从而节省成本。”

按比例喷射粘合剂

voxeljet的高速烧结(HSS)粘结剂喷射技术能够有效地沉积覆盖在粘结剂上的粉末，然后由红外发射器加热成层。该公司将这一过程推广为惠普Multi Jet Fusion方案的直接替代方案，但它也面临来自ExOne和Desktop Metal的竞争，后两者在最近以5.75亿美元的金额合并。

ACC打印机将被设计用来打印风力涡轮机关键部件的模具，这些部件的直径为9.5米，重量为30到60吨。

通过与GE和Fraunhofer IGCV合作，voxeljet目前正寻求部署其大幅面制造技术，将其技术集成到一个巨大的新系统中，从而以前所未有的规模制造风力涡轮机模具。

在德国联邦经济事务和能源部的支持下，ACC项目将开发一种新的，大幅面的，能够创建用于铸造复杂金属部件砂模的3D打印机。基于voxeljet专有的粘结剂喷射技术，该公司表示，这台组合机器能够打印直径达9.5米、重达“60吨或更多”的铸件的模具。

在项目中，Fraunhofer IGCV将负责调查和解决过程监控和铸件材料的问题。该研究所还将在铸造过程中管理零件的热性能，以确保它们使用最佳的材料量，并寻求新的方法来监督过程。Fraunhofer IGCV的Wolfram Volk说:“我们的目标是优化模具打印，避免可能的打印错误，以节省粘合剂和活化剂，并改善铸造期间的机械和热性能。通过开发一个尽可能节约资源的过程，我们希望帮助降低制造风力涡轮机成本。”

2019年，该团队为GE打印了一个3D测试模具，在该模具中，他们能够将数十个部件压缩成一个组件，现在该团队预计将延续类似的功能，并减少材料消耗，voxeljet的Christian Traeger表示，这种方法可以“优化铸造过程，并使全新的铸造设计成为可能。”

voxeljet公司首席执行官Ingo Ederer还认为，“考虑到海上风力涡轮机的需求，这一项目高涨的市场需求，因此，我们非常高兴能成为这个开创性项目的一部分。”

根据国际能源署的数据，到2040年，全球海上风能将成为一个价值1万亿美元的产业，这部分要归功于成本的降低，比如Haliade-X所实现的成本降低。特别是，3D打印技术正在成为一种越来越受欢迎的提高效率的方法。今年早些时候，GE研究公司也获得了一份3D打印涡轮机叶片尖端的合同，用于测试。

同样，缅因大学也获得了美国能源部280万美元的资助，用于开发一种更环保的3D打印涡轮叶片模具的方法。通过使用生物基原料和他们的纤维素纳米纤维(CNF)打印工艺，缅因大学的研究小组相信，生产这种大幅面零件的成本有可能降低50%。

来源：荣格-《国际金属加工商情》


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