我国首台3D打印冲击

冲击式水轮机是水力发电的四大机型之一，转轮是冲击式水力发电厂的关键部件，但由于冲击式水轮机转轮是在轮毂上装有20～25个曲面水斗，其曲面形状非常复杂。目前国内企业研制的转轮主要是利用国外80年代的模型转轮型线为基础，采用整体铸造、人工打磨的工艺进行研制。

水轮的大挑战

弯道超车的尝试

安全性高的冲击式转轮

该项目团队根据冲击式转轮的结构特点和运行工况，独创了安全性高的增材制造结构，研发了基于机器人技术的转轮增材制造工艺，形成了完整的、具有自主知识产权的转轮增材制造技术。

后续的制造过程验证了该技术的应用，大幅降低了冲击式转轮的制造成本、周期和难度，具有良好的经济性，符合研发预期，市场前景广阔。近期，增材制造冲击式转轮即可装机运行，其运行的安全性、寿命和效率等将得到进一步的评估和验证。

3D打印的最大优势是用来制造那些传统方式实现不了的设计，包括薄壁，复杂的形状这样的设计，用在汽车领域来说，可以通过3D打印经过特殊设计的冷却系统（这样的设计通过传统制造工艺无法制造出来），从而实现产品更高的性能。

一般来说，铸件尺寸越大，需要制造的砂芯数量就越多。3D打印技术用于大型铸件砂模制造方面存在着砂芯排气、砂芯固定，以及外冷铁设置和固定等挑战。

不仅如此，这些砂模在金属铸造过程中通常还要满足超高温、超厚宽断面、高承压、干净、无损等要求。在这方面，voxeljet-维捷通过与泵制造商的合作成功制造了3.2吨重的佩尔顿式水轮机用叶轮。

佩尔顿式水轮机用叶轮，来源voxeljet-维捷

通过voxeljet-维捷大型工业级3D打印机VX4000一次性完成了全部工作，VX4000的打印面积为4,000 x 2,000 x 1,000 mm（长x宽x高）。打印过程为72小时，之后只需要KBL的专有涂层技术进行后期处理。