3D打印一體化結(jié)構(gòu)是一種具有代表性的為增材制造而設(shè)計（Design for additive manufacturing，DfAM）的結(jié)構(gòu)。以增材制造的思維去設(shè)計時，需要突破以往通過鑄造、壓鑄、機械加工制造所帶來的思維限制，這個過程是充滿挑戰(zhàn)的。

隨著結(jié)構(gòu)一體化在新能源領(lǐng)域應(yīng)用的切入，能在未來5年內(nèi)跑贏市場的應(yīng)用點，將實現(xiàn)由“點”及“面”，從一個角落瞬間“掀起”，“跳躍”起來，塑造變化的大局，而3D打印在實現(xiàn)結(jié)構(gòu)一體化方面有著天然的成本優(yōu)勢，必將隨著能在未來5年內(nèi)跑贏市場的應(yīng)用點，將實現(xiàn)由“點”及“面”的應(yīng)用發(fā)展獲得一條新的上升路線。有趣的是，GE不斷的開發(fā)3D打印實現(xiàn)結(jié)構(gòu)一體化的優(yōu)勢，近日GE通過3D打印的一體化渦輪機罩（帶內(nèi)冷）的專利獲得通過。

挑戰(zhàn)機罩的冷卻

薄膜冷卻和沖擊冷卻的局限

燃氣輪機系統(tǒng)通過使流體（例如，熱氣）流過燃氣輪機系統(tǒng)的渦輪部件來產(chǎn)生動力。進氣與燃料混合以形成燃燒產(chǎn)物，以使多個旋轉(zhuǎn)葉片旋轉(zhuǎn)，通過渦輪部件的轉(zhuǎn)子或軸產(chǎn)生動力。

為了最小化熱膨脹，通常需要對渦輪機罩進行冷卻。用于冷卻渦輪機罩的常規(guī)工藝包括薄膜冷卻和沖擊冷卻。膜冷卻涉及在渦輪機部件的工作期間使冷卻空氣流過渦輪機護罩的表面；沖擊冷卻利用穿過渦輪機護罩形成的孔或孔在工作期間向渦輪機護罩的各個部分提供冷卻空氣。

這些冷卻過程中都會在渦輪機組件運行期間產(chǎn)生問題。根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，在膜冷卻中使用的冷卻空氣可與流過流體流動路徑的工作流體混合，并可能在渦輪部件內(nèi)引起湍流。另外，渦輪機護罩通常具有圖案化的表面，該圖案化的表面可以在操作期間改善與轉(zhuǎn)子的密封。然而，圖案化的表面通常不利于用于冷卻護罩的膜冷卻工藝。

沖擊冷卻也具有其弊端，為了形成穿過渦輪機護罩的各個部分的沖擊孔或孔，渦輪機護罩必須由多個零件形成，然后將其安裝到渦輪機部件中。隨著組裝在一起以形成渦輪機將冷卻一體化

燃氣渦輪系統(tǒng)的渦輪的一部分的側(cè)視圖，包括渦輪葉片，定子葉片，轉(zhuǎn)子，渦輪機殼體和渦輪機護罩。

渦輪機護罩的一體式主體可以在單個3D打印-增材制造過程形成，渦輪機護罩還可包括形成在其中的增壓室和冷卻通道。

增材制造特別適合于制造一體式主體的渦輪機護罩，增材制造無需使用任何類型的模具，就可以創(chuàng)建復(fù)雜的幾何形狀，并且?guī)缀鯖]有廢料。尤其是通過增材制造實現(xiàn)的一體式主體渦輪機護罩可以包括熱氣路徑可直接聯(lián)接至渦輪機殼體的部分。