基于3D打印技术的电网设备结构设计及制造

邬蓉蓉¹，乐明锋²，李宝峰³

(1. 广西电网有限责任公司电力科学研究院，广西 南宁530007）

(2. 广西电网有限责任公司贵港供电局，广西 贵港537100）

(3. 广西电网有限责任公司南宁供电局，广西 南宁530229)

作者简介：邬蓉蓉（1984—），女（壮族），高级工程师，硕士，主要研究方向为电气设备在线监测、状态评价及智能技术在电气设备领域的应用，wurongrongrr@163.com.

摘要：分析了3D打印技术的优势，通过三组3D打印的应用实例，验证了3D打印在低成本快速制造、复杂结构优化、电网设备修复时逆向建模的有效性。采用3D打印技术低成本快速制造了智能电容器外壳；对电力设备承力支座复杂结构进行了优化；通过三维扫描设备获取断裂部件的相关参数，并对其进行了打印修复。最后，运用3D打印技术进行开关机构部件的快速原型设计和制造，验证了3D打印技术在电力设备设计与制造过程中的适用性。

关键词：3D打印技术；电网设备；结构设计；逆向建模

中图分类号：TM76;F426.61   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)03-0117-04

在科技水平不断提高的过程中，制造技术也在不断进步，其中3D打印技术备受重视。3D打印又称为增材制造，是将增材材料变成粉末，将粉末热熔后层层覆盖叠加完成制造，或者利用光照射固化材料，使其接触光照后硬化成型。虽然，电力行业对3D技术的应用研究还比较少，但3D打印技术已在其他领域得到了一定的应用。文献［1］基于3D打印技术进行了核电站主泵试验叶轮制造研究，采用SLM（selective laser melting）技术完成了试验叶轮3D打印模型的设计及成形技术参数的设置,确定了试验叶轮的3D打印工艺，并成功打印出试验叶轮；文献［2］基于骨盆数字化模型的重构流程,使用层间插值算法优化CT断层图像,使骨盆模型的重构精度得到了提高，采用3D打印优化后的三维骨盆模型，并根据3D打印的骨盆模型制造手术导板，辅助手术操作；文献［3］基于四自由度运动学设计了3D打印机器人并联机构，结合机器人的工作空间及特殊位置,对机器人运动轨迹进行优化，得到了3D打印机器人最优结构。

为实现电网设备结构设计及制造的创新，本文在分析了3D打印技术优势的基础上，将其分别用于电网设备复杂结构的优化、待修复电网设备的逆向建模以及开关机构部件原型设计和制造中，验证了3D打印技术在电网设备设计及制造中的适用性。

13D打印技术的优势

1)3D打印能降低产品的设计和制造成本。利用多样的打印方式及丰富的材料，根据客户的需求实现产品的小批量生产；能够随时停止生产，改变生产计划，减少资源的浪费。3D打印流程较为简单，与传统流程相比没有繁琐的中间环节，通过计算机网络发送指令就能代替人工完成操作，缩短设计和制造时间，降低生产成本。

2)3D打印能突破传统思维的局限。工业设计是一个较为复杂的过程，不同产品的生产工具及制作工艺不同，对设计师来说，3D打印能够跨越产品的生产环境因素，拓展设计师的思路，激发设计师对于产品的想象力。

3)3D打印能缩短产品的成型时间。在设计过程中，使用3D打印技术结合概念模型的制作，可提高零件制作的精准度，从而提高工业产品的设计效率及质量。3D打印技术能够缩短产品的生产周期，提高其在市场中的竞争力，有效促进企业的发展［4］。