Американські інженери надрукували гідротурбіну на 3D-принтері

Компанія Cadens зі штату Вісконсін разом із Man­u­fac­tur­ing Demon­stra­tion Facil­i­ty при Національній лабораторії Оук-Рідж (ORNL) розробила турбінну систему, надруковану на 3D-принтері. Проєкт покликаний зробити малу гідроенергетику доступнішою — як за вартістю, так і за швидкістю реалізації.

Концепція полягає у відмові від дорогих індивідуально виготовлених металевих вузлів. Замість них інженери використали комбінацію 3D-друку та недорогих композитних матеріалів. Частину конструкції виконали зі звичайних ПВХ-труб, а ключові елементи турбіни — надрукували.

Мала гідрогенерація працює навіть за незначних перепадів висот і забезпечує до 100 кВт потужності. У США існують десятки тисяч невеликих гребель, однак електроенергію виробляє лише мала їх частина. За підрахунками, ще близько 51 тисячі об’єктів можна було б задіяти для генерації — це приблизно 29 ГВт потенційної потужності, яка наразі залишається незатребуваною.

Одним із найважливіших елементів нової системи став дифузорний канал — деталь, що підвищує ККД турбіни за рахунок ефективнішого відведення потоку води. Його надрукували з ABS-пластику, армованого вуглеволокном, у вигляді двох половин, які потім з’єднали в єдиний вузол масою близько 313 кг. Корпус турбіни виготовили за гібридною схемою: спочатку надрукували форму, а фінальну деталь відлили зі склопластику. Масивніші елементи — опори, кріплення та частини ротора — створили за технологією великогабаритного промислового 3D-друку.

За результатами випробувань, підхід дозволяє знизити вартість будівництва малих ГЕС приблизно на 40% на кіловат порівняно з традиційними рішеннями. Прототип системи вже понад шість років працює на майданчику Cadens у Вісконсині та слугує випробувальним стендом для нових матеріалів і конструктивних рішень.