潮汐涡轮项目制造双面3D打印复合材料工具用于叶片开发

Thermwood Corp.（美国印第安纳州戴尔）、普渡大学LSAM研究实验室（美国印第安纳州拉斐特）、谢菲尔德大学（英国）和牛津大学（英国）合作，旨在通过联合开发和演示一种双面大型增材制造（LSAM）模具，推动潮汐能制造的进步，用于生产2米长的潮汐涡轮叶片。

该项目始于2025年JEC World，目前正积极推进，致力于改变潮汐能大型工具的设计和制造方式。

基于物理的潮汐叶片模具的加法三维模拟。

普渡大学的Additive3D模拟平台被用于预测和优化双面模具的打印工艺，该模具由碳纤维增强聚碳酸酯（PC）制成。基于物理的虚拟孪生模型建模温度演变、后处理效应和模具性能——包括热处理、材料去除和各向异性形状补偿。Additive3D的预测能力最终为LSAM项目提供了信心，使高性能复合材料生产能够精准控制工具。

打印完成后，谢菲尔德先进制造研究中心（AMRC）进行了精密加工，将传感器布置、刀片根定位器安装及树脂进出口功能纳入其中。

完成的双面模具支持单次注入碳纤维增强材料，包围中央刀片核心结构，实现结构效率最佳且制造时间更短的刀片。

模具开发之后，开发了2米高的潮汐涡轮叶片，采用混合配置：不锈钢根部过渡为带有碳纤维增强聚合物（CFRP）表皮的聚碳酸酯核心。这种设计在叶片根部提供机械完整性的同时，最大限度地减少重量并最大化叶片跨度的效率。

嵌入式传感器——包括光纤感应、应变计、热电偶和加速度计——将实现实时结构监测，提供制造质量、运营性能和结构健康的关键洞察。

接下来，该叶片将在爱丁堡大学FastBlade设施进行疲劳测试，随后采用缩小涡轮系统进行长时间海试。这些试验将产生关于耐久性、结构性能和环境载荷的宝贵数据。