GE風(fēng)力發(fā)電投資丹麥建筑混凝土3D打印公司COBOD

2022年5月9日，南極熊獲悉，近日GE Renewable（GE可再生能源公司）宣布成為COBOD的投資人，向這家丹麥的建筑3D打印創(chuàng)業(yè)公司注入了一筆未披露的資金。目前還不清楚這項(xiàng)投資的具體內(nèi)容，不過(guò)兩家公司都指出，這些資金將用于建立他們現(xiàn)有的伙伴關(guān)系。

兩家公司自2019年開(kāi)始合作，上個(gè)月，GE Renewable開(kāi)設(shè)了全球最大的增材制造（AC）研究工廠，安裝了世界上最大的混凝土3D打印機(jī)，由COBOD為GE專門設(shè)計(jì)。

△COBOD的創(chuàng)始人Henrik Lund-Nielsen，站在世界最大的混凝土3D打印機(jī)旁邊

在一份新聞稿中，COBOD的創(chuàng)始人兼總經(jīng)理Henrik Lund-Nielsen表示："我非常自豪，像GE這樣的世界級(jí)公司愿意與COBOD合作，幫助我們提供未來(lái)的自動(dòng)化建筑解決方案。自2019年開(kāi)始與GE合作以來(lái)，作為合作的直接結(jié)果，我們的研發(fā)能力、工程和工業(yè)技能已經(jīng)得到大幅提升，我們非常期待繼續(xù)受益于GE的龐大資源。"

到目前為止，兩家公司之間的合作主要集中在風(fēng)力渦輪機(jī)的3D打印底座上，但COBOD指出，這遠(yuǎn)不是技術(shù)的唯一非住宅、低層應(yīng)用。COBOD已經(jīng)打印了丹麥和奧地利的辦公大樓、非洲的學(xué)校以及石油和天然氣行業(yè)的結(jié)構(gòu)。這表明，風(fēng)力渦輪機(jī)可能只是COBOD和GE Renewable合作的開(kāi)始，特別是考慮到GE Renewable母公司業(yè)務(wù)的多樣性。

△GE在美國(guó)紐約卑爾根的新混凝土3D打印工廠的剪彩儀式

COBOD專注于混凝土3D打印的多種不同應(yīng)用：不僅是住宅，還有公寓樓和學(xué)校；不僅是可再生能源，還有石油和天然氣行業(yè)的更多可持續(xù)解決方案。GE的投資將進(jìn)一步增強(qiáng)COBOD的多功能性，為混凝土3D打印開(kāi)辟新的可能性。

此外，GE Renewable的投資不僅僅是COBOD的一個(gè)積極信號(hào)：它對(duì)整個(gè)領(lǐng)域都是的一個(gè)積極信號(hào)，意味著資金正在流入混凝土3D打印這個(gè)領(lǐng)域。

3D打印在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域有著強(qiáng)大的應(yīng)用潛力
2022年4月23日，南極熊獲悉，基于在航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃機(jī)零部件3D打印上的豐富經(jīng)驗(yàn)，通用電氣旗下的再生能源公司開(kāi)啟了一個(gè)新的項(xiàng)目，使用大型的混凝土3D機(jī)來(lái)建造風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的基座，由此來(lái)減少運(yùn)輸成本和人力成本。根據(jù)測(cè)算，通過(guò)將一個(gè)高度為80米的5MW風(fēng)機(jī)提高至160米的高度，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商可以增加至少30%的發(fā)電量。

風(fēng)能被認(rèn)為是一種清潔無(wú)公害的可再生能源，隨著全球變暖等環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，風(fēng)力發(fā)電成為了一些國(guó)家的重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目。為了能夠充分應(yīng)用風(fēng)能，風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)都建的比較大。建造時(shí)，需要先打地基，就是挖出一個(gè)足夠深的坑，再在其中搭建鋼筋結(jié)構(gòu)，最后澆筑混凝土，整個(gè)過(guò)程需要大量的工人協(xié)同完成。

再生能源公司希望通過(guò)混凝土3D打印的方式來(lái)建造地基。目前，他們將以現(xiàn)有的混凝土3D打印技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行優(yōu)化，目標(biāo)是5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商用。

再生能源公司表示，通過(guò)3D打印，可以改變目前的渦輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。目前，渦輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基座都和地面齊平，在上面搭建大型的金屬圓柱體。再生能源公司的設(shè)想是不僅打印基座，還會(huì)打印一部分的塔身（原來(lái)金屬圓柱的部分）。這樣就能減少大型圓柱體的運(yùn)輸，節(jié)約運(yùn)輸成本，并降低風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的搭建難度。

讓風(fēng)機(jī)變得更高后，更輕則是下一個(gè)追求。最近，GE與美國(guó)能源部建立合作，研究使用3D打印制造風(fēng)機(jī)葉片。這個(gè)為期25個(gè)月、耗資670萬(wàn)美元的項(xiàng)目將重點(diǎn)研究如何通過(guò)低成本的熱塑性材料和3D打印技術(shù)制造一套風(fēng)機(jī)葉片的葉尖部分。完成后，GE團(tuán)隊(duì)及其合作伙伴——橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室將對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行測(cè)試，并將三套葉尖安裝到風(fēng)機(jī)上。

葉尖是葉片工藝難度最大的部分，長(zhǎng)約10～15米，其轉(zhuǎn)速約為85米/秒，接近音速的1/4，能捕捉風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)所需能量的40%。對(duì)于技術(shù)創(chuàng)新的不斷追求促使GE一直在尋求改良葉片生產(chǎn)制造的方式，包括將3D打印技術(shù)與熱成型、自動(dòng)化和熱塑性材料等先進(jìn)工藝結(jié)合起來(lái)。

目前，風(fēng)機(jī)葉片大多是由在玻璃纖維和碳纖維中加入環(huán)氧樹(shù)脂或聚酯樹(shù)脂的復(fù)合材料制成的，而使用輕型熱塑性復(fù)合材料和3D打印的葉片則具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，包括：
1)輕型葉片可以帶動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生更多動(dòng)力，提高風(fēng)機(jī)的發(fā)電量；
2)輕型葉片可以減輕對(duì)塔筒和輪軸的負(fù)載，減少齒輪箱、傳動(dòng)系統(tǒng)、軸承和基座的磨損，從而降低全生命周期成本；
3)熱塑性材料更方便進(jìn)行拆除后的熔化和回收。

在風(fēng)電行業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，很多退役葉片最終都被扔進(jìn)了垃圾填埋場(chǎng)，這也帶來(lái)了不容忽視的環(huán)境問(wèn)題。GE可再生能源此前與環(huán)境服務(wù)公司Veolia簽署了一項(xiàng)風(fēng)機(jī)葉片回收協(xié)議。Veolia將在回收舊風(fēng)機(jī)葉片后進(jìn)行切碎處理，然后將其中的玻璃纖維和巴爾沙木等成分進(jìn)行混合，運(yùn)往水泥制造工廠，作為煤炭、沙子和粘土的替代品來(lái)生產(chǎn)硅酸鹽水泥。這種方法可以讓工業(yè)廢物“變身”水泥原材料，還有助于減少水泥行業(yè)的二氧化碳排放量。

新材料的使用和效率的提高可以實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約，而規(guī)模化生產(chǎn)則可以進(jìn)一步幫助降本。GE和其子公司艾爾姆風(fēng)能計(jì)劃將這項(xiàng)技術(shù)規(guī)�；�生產(chǎn)，從而推向市場(chǎng)。

葉尖部分完成后，GE團(tuán)隊(duì)接下來(lái)還會(huì)將3D打印技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)機(jī)葉片的其他部分。20多年前，GE開(kāi)始在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中引入輕型復(fù)合材料風(fēng)扇葉片。今天，通過(guò)合作伙伴的共同努力，我們正在把更先進(jìn)的材料技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)機(jī)葉片中，以降低風(fēng)電度電成本，提高性能，并持續(xù)推動(dòng)行業(yè)的綠色低碳發(fā)展。