单个3D打印-增材制造过程形成

3D打印一体化结构是一种具有代表性的为增材制造而设计（Design for additive manufacturing，DfAM）的结构。以增材制造的思维去设计时，需要突破以往通过铸造、压铸、机械加工制造所带来的思维限制，这个过程是充满挑战的。

随着结构一体化在新能源领域应用的切入，能在未来5年内跑赢市场的应用点，将实现由“点”及“面”，从一个角落瞬间“掀起”，“跳跃”起来，塑造变化的大局，而3D打印在实现结构一体化方面有着天然的成本优势，必将随着能在未来5年内跑赢市场的应用点，将实现由“点”及“面”的应用发展获得一条新的上升路线。有趣的是，GE不断的开发3D打印实现结构一体化的优势，近日GE通过3D打印的一体化涡轮机罩（带内冷）的专利获得通过。

挑战机罩的冷却

薄膜冷却和冲击冷却的局限

燃气轮机系统通过使流体（例如，热气）流过燃气轮机系统的涡轮部件来产生动力。进气与燃料混合以形成燃烧产物，以使多个旋转叶片旋转，通过涡轮部件的转子或轴产生动力。

为了最小化热膨胀，通常需要对涡轮机罩进行冷却。用于冷却涡轮机罩的常规工艺包括薄膜冷却和冲击冷却。膜冷却涉及在涡轮机部件的工作期间使冷却空气流过涡轮机护罩的表面；冲击冷却利用穿过涡轮机护罩形成的孔或孔在工作期间向涡轮机护罩的各个部分提供冷却空气。

这些冷却过程中都会在涡轮机组件运行期间产生问题。根据3D科学谷的了解，在膜冷却中使用的冷却空气可与流过流体流动路径的工作流体混合，并可能在涡轮部件内引起湍流。另外，涡轮机护罩通常具有图案化的表面，该图案化的表面可以在操作期间改善与转子的密封。然而，图案化的表面通常不利于用于冷却护罩的膜冷却工艺。

冲击冷却也具有其弊端，为了形成穿过涡轮机护罩的各个部分的冲击孔或孔，涡轮机护罩必须由多个零件形成，然后将其安装到涡轮机部件中。随着组装在一起以形成涡轮机将冷却一体化

燃气涡轮系统的涡轮的一部分的侧视图，包括涡轮叶片，定子叶片，转子，涡轮机壳体和涡轮机护罩。

涡轮机护罩的一体式主体可以在单个3D打印-增材制造过程形成，涡轮机护罩还可包括形成在其中的增压室和冷却通道。

增材制造特别适合于制造一体式主体的涡轮机护罩，增材制造无需使用任何类型的模具，就可以创建复杂的几何形状，并且几乎没有废料。尤其是通过增材制造实现的一体式主体涡轮机护罩可以包括热气路径可直接联接至涡轮机壳体的部分。