引言
2026年6月，美国金属增材制造设备制造商Velo3D宣布与芬兰小型燃气轮机技术创新企业Aurelia Technologies建立战略合作伙伴关系，共同推动3D打印技术在小尺寸燃气轮机生产制造中的应用。双方表示，将充分利用Velo3D独有的无支撑金属3D打印技术，设计和制造Aurelia下一代微型燃气轮机的关键热端部件，包括涡轮盘、燃烧室和热交换器等。小型燃气轮机因其功率密度高、燃料适应性广和维护成本低等优势，在分布式发电、混合动力航空和工业热电联供等领域的需求正在快速增长，而3D打印技术的介入有望打破传统精密铸造在复杂结构制造上的局限，显著提升微型燃气轮机的性能和制造效率。据Grand View Research预测，全球微型燃气轮机市场规模到2030年将超过100亿美元，增材制造在该领域的渗透率有望达到15%至20%。
无支撑金属打印在燃气轮机中的技术价值
Velo3D的核心技术优势是其独有的无支撑金属粉末床熔融工艺，通过优化的气流设计和热场管理，可以制造倾斜角度低至0度的悬空结构而无需额外的支撑结构。这一能力在燃气轮机制造中具有特殊的技术价值。微型燃气轮机的核心部件通常包含复杂的内冷通道、薄壁结构和精密的空气动力学曲面，传统激光粉末床熔融技术在处理这些结构时往往需要添加大量支撑，支撑的去除不仅增加了后处理的难度和成本，还可能影响最终零件的表面质量和尺寸精度。无支撑打印技术则从根本上解决了这一问题，设计师可以更加自由地优化叶片的气动外形和内冷结构，将冷却效率提升10%至20%。更高的冷却效率意味着可以在更高的涡轮进口温度下运行，从而提升整机的热效率和功率输出。此外，无支撑打印还允许制造极端复杂的一体化结构组件，将原本需要多个零件通过焊接或钎焊组合在一起的组件一次性打印成型，消除了连接部位的性能薄弱环节，提升了整体结构的可靠性和使用寿命。
Aurelia Technologies的燃气轮机技术路线
Aurelia Technologies是一家总部位于芬兰的清洁能源技术公司，专注于开发基于微型燃气轮机的分布式发电和混合动力解决方案。与传统的燃气轮机制造商不同，Aurelia从一开始就将3D打印作为其核心制造技术，这一设计理念使其产品在设计上具有高度的创新性。Aurelia的微型燃气轮机采用空气轴承设计，从根本上消除了润滑油系统的复杂性和维护需求，配合3D打印的紧凑型换热器，整机的热电综合效率可达85%以上。Aurelia的另一个技术亮点是模块化设计，其核心的燃气轮机模块可以根据应用需求灵活组合成不同功率等级的发电子系统，从数十千瓦的单机系统到兆瓦级的集群系统均可覆盖。在与Velo3D的合作框架下，Aurelia计划对其新一代燃气轮机的多个关键部件进行重新设计以充分发挥无支撑打印的设计自由度，目标是将涡轮盘制造周期缩短60%以上，同时将关键热端部件的使用寿命延长50%。这些性能提升对于微型燃气轮机在偏远地区发电、数据中心备用电源和电动飞行器增程系统等应用场景中具有重要的商业价值。
增材制造在燃气轮机领域的应用趋势
将3D打印技术引入燃气轮机制造并非全新概念，全球主要燃气轮机制造商如西门子能源、通用电气和三菱重工等过去十年中在该领域已投入了大量研发资源。然而，这些头部企业的应用主要集中在大型地面燃气轮机的燃烧器部件和叶片修复，对于小型燃气轮机的全流程增材制造研究相对较少。Velo3D与Aurelia的合作代表了一种新的趋势——面向增材制造的全新设计理念，而不是简单地将传统设计转换到3D打印工艺。在传统燃气轮机的制造中，涡轮盘通常采用精密铸造或锻造后机加工艺，叶片则需要五轴CNC加工或电火花加工，模具费用高昂且交付周期长达数周到数月。3D打印技术可以将原型制造周期缩短到几天以内，为设计迭代和优化提供了极大的灵活性。更重要的是，3D打印使得批量制造的设计变更成本几乎为零，这对于需要快速响应市场需求变化的微型燃气轮机企业来说是一个巨大的竞争优势。随着金属3D打印设备的成本持续下降和打印质量的不断提升，增材制造在燃气轮机领域的渗透率有望在未来五年内从目前的不到5%提升到20%以上。
分布式发电市场的战略机遇
Velo3D与Aurelia的合作恰逢全球分布式发电市场快速扩张的战略机遇期。在全球碳中和目标的推动下，可再生能源在电力结构中的占比持续上升，但风能和太阳能发电的间歇性特点对电网的灵活性提出了更高的要求。微型燃气轮机以其快速启停、部分负荷效率优异和燃料多元化的优势，成为分布式储能和调峰电源的有力竞争者。特别是在数据中心、医院、工业园区等对供电可靠性要求极高的场景中，以微型燃气轮机为核心的分布式冷热电三联供系统可以将能源综合利用率提升到85%以上，相比传统分产供能系统的50%至60%有了质的飞跃。Aurelia的技术路线图显示，其下一代3D打印燃气轮机系统将支持天然气、生物质气、氢气和氨气等多种燃料，为客户的能源转型提供灵活的技术路径。Velo3D通过为Aurelia提供关键部件的大批量无支撑金属3D打印能力，实质上是在押注分布式发电增材制造的蓝海市场，如果这一策略成功，Velo3D将从3D打印设备制造商向能源装备供应链的关键节点转型升级。
总结
Velo3D与Aurelia Technologies的战略合作将无支撑金属3D打印技术引入小型燃气轮机制造，利用增材制造的设计自由度优化关键热端部件性能，推动分布式发电和混合动力领域的增材制造应用从原型验证迈向规模化量产。这一合作标志着增材制造在清洁能源装备制造中的商业化进入新阶段。
来源：3D Printing Industry