维度网讯，美国研究人员近期开发出一套3D打印涡轮系统，可使小型水电站部署更廉价、更快速，并有望利用现有水坝释放约2900万千瓦的未开发水电潜能。

美国拥有近9万座水坝，但目前只有不到3%用于发电。数据表明，全国共约5.1万个地点可支持微型水力发电，累计可开发潜力约2900万千瓦。然而，为每个地点建造定制化涡轮和基础设施成本过高，使得这些项目在经济上不可行。

为破解这一难题，威斯康星州初创企业Cadens（专注于低成本高效涡轮）与田纳西州橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory, ORNL）制造示范设施合作，利用增材制造技术开发出可多年连续运行于恶劣水环境的3D打印涡轮及其他关键水电部件。团队指出，增材制造能快速、定制且经济地生产低水头微型水电系统部件，大幅降低能源利用门槛。

研究中使用大型聚氯乙烯（PVC）管作为主水道，通过3D打印按现场具体尺寸定制零件。最重要的部件之一——尾水管（通过控制水流提升涡轮效率）被设计成两半，采用含20%碳纤维增强的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）聚合物制成，密封后形成一个重约688磅的坚固单元。转轮外壳则通过3D打印模具后采用玻璃纤维浇铸，再经数控加工与喷涂密封确保精度与防护。团队还运用大尺寸增材制造（Big-Area Additive Manufacturing, BAAM）技术生产了管道支架、墙壁套管、端部配件以及固定卡普兰S型涡轮中的转轮系统元件。

对比传统制造工艺，增材制造可将水电站每千瓦成本降低高达40%。该运行原型已在Cadens位于威斯康星州的设施中持续运行超过六年。

这一独特的微型水电测试平台已成为行业通用的研发工具，用于材料与部件测试、仿真模型优化和储能研究。Cadens正继续扩大技术规模，并提升对碎片堆积和生物污损的抵抗能力——这些是天然水道中长期水电运行的主要挑战。该研究由美国能源部先进材料与制造技术办公室（Advanced Materials and Manufacturing Technologies Office, AMMTO）资助，旨在提升制造业的效率、生产力、环保表现与竞争力。

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