美國能源部國家可再生能源實驗室（NREL）通過在其Flatirons園區(qū)部署新型激光金屬3D打印機，旨在加速海洋能源創(chuàng)新。這項技術(shù)正在幫助研究人員快速設(shè)計、制造和測試能承受海洋極端力量的原型設(shè)備。

“與塑料相比，金屬部件可承受5至10倍的力，”NREL機械工程師Paul Murdy表示，“這種耐久性對于海洋能源裝置至關(guān)重要——這些利用波浪、洋流和潮汐發(fā)電的設(shè)備，若完全捕獲其能量，可滿足美國高達60%的電力需求。”

此前，開發(fā)全尺寸海洋原型設(shè)備成本高昂且耗時。新打印機改變了這一現(xiàn)狀。“我們在小型設(shè)備的快速原型制造和增材制造方面擁有豐富經(jīng)驗，”NREL研究工程師Casey Nichols表示，“但大型3D打印機讓我們能開展更多實際規(guī)模的研究。”

這套由田納西州One-Off Robotics公司定制建造的新系統(tǒng)具有八軸運動功能，可制造復(fù)雜幾何形狀。它能生產(chǎn)長達一米的近全尺寸結(jié)構(gòu)，使用高達2500華氏度的激光將不銹鋼熔化成精密耐用的疊層。

Nichols談到，“利用這項技術(shù)，我們能彌合從先進幾何概念設(shè)計到實際零件生成測試的鴻溝——將計算機模型轉(zhuǎn)化為物理實驗。”

NREL研究員Charles Candon則表示，除海洋能源外，該打印機還支持航空航天、海軍艦艇、水加熱和制藥等多個行業(yè)的研究。團隊已使用它將開發(fā)周期從九個月縮短至數(shù)天。在實驗室引進這臺快速原型制造設(shè)備前，往往要等待長達9個月才能獲得一個金屬部件?，F(xiàn)在可以在幾天內(nèi)就能完成。

對Murdy而言，重點仍在材料上。他們需要使用金屬，因為它們具有強度和耐腐蝕性。他的團隊正在為從平靜海床到湍急河床等不同海洋環(huán)境定制不銹鋼部件。

通過這項投資，NREL正將3D打印打造為加速海洋能源技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵工具——同時提升美國在航空航天、船舶制造等領(lǐng)域的制造能力。