被忽视的清洁技术:增材制造的绿色潜力
2025-05-16 manufacturing开发清洁技术可以采取多种形式,旨在减少或优化自然资源的使用量。虽然最常讨论的例子包括开发可再生能源技术或优化资源利用,但增材制造技术在推进清洁技术目标方面具有独特的优势,同时也具备创新的条件。
增材制造,通常称为3D打印,是指通过叠加一种或多种材料(例如塑料、金属或陶瓷)来创建基于计算机设计的对象。3D打印是一种高效的工艺,它只使用必要的材料,通常是可回收的,并且所需的任何额外支撑材料通常也可回收利用。此外,3D打印凭借其定制能力、广泛的可用材料以及相对较快的周转速度,非常适合促进创新,从而实现迭代改进。
鉴于以上优势,众多应用支持3D打印技术和创新。例如,橡树岭国家实验室(ORNL)开发并生产了一种3D打印舱,专门用于在测试反应堆的极端环境中进行实验。在关于这款新型舱体的新闻稿中,ORNL指出,3D打印技术的这种创新应用“为其他增材制造部件……以及其他对材料成分、设计和资质标准有严格要求的行业中的应用铺平了道路”,尤其是在那些难以通过传统方式制造的物体上。
此外,风力涡轮机转子依赖于复杂的形状和材料,传统上是通过树脂灌注技术开发和制造的,即将纤维放入模具中,然后将树脂灌注到模具中。然而,当客户寻求更高的设计灵活性以适应涡轮机的位置时,3D打印“提供了直接在现场生产组件的可能性,并提供了更大的灵活性来持续调整模具和组件”。Orbital Composites致力于在各种环境下创新增材制造技术,旨在利用其专业知识,实现长度超过100米的风力涡轮机叶片的现场制造。
上述示例展示了增材制造创新如何应用于大规模用途,其优势不仅限于风力发电。同样由橡树岭国家实验室(ORNL)开发的“快速流道”(Rapid RUNNERS)项目旨在创建3D打印的流道,即水力涡轮机的旋转部件,将水的运动转化为电能。传统上,由于这些部件的复杂性,它们几乎完全在海外制造,但现在已不再需要。此外,增材制造技术可以生产“近净成形”部件,这些部件即使不符合所需规格,也可以通过传统的金属制造技术快速完成,从而减少等待时间和可再生能源产能的损失。
这些例子仅体现了3D打印创新协助清洁技术的几种方式,与其他形式的创新一样,发明家和企业应该意识到他们可以更快地获得对其创新的知识产权保护的机会。