2026年10月18日，美国能源部橡树岭国家实验室 (ORNL) 的研究人员及其合作者因开发出一种用于制造轻质无内衬 V 型复合材料压力容器的大尺寸 3D 打印水溶性聚合物芯轴而荣获 2026 年复合材料卓越奖 (ACE 奖)。这些容器用于储存氢气、压缩天然气、氮气和氦气，广泛应用于航空航天、国防、交通运输和能源领域。项目名为“新型水溶性大尺寸增材制造芯轴助力V型储气罐的制造”，荣获ACE奖设备与工具创新类奖项。橡树岭国家实验室与Infinite Composites公司、JuggerBot 3D公司和俄克拉荷马州立大学合作开发了这项技术。
△橡树岭国家实验室及合作者荣获2026年ACE奖“设备和工具创新”类别奖项。图片来源：Logan Korn/橡树岭国家实验室，美国能源部
橡树岭国家实验室（ORNL）复合材料创新组组长艾哈迈德·阿拉比·哈森（Ahmed ArabiHassen）表示：“V型无内衬复合材料压力容器代表了轻质高压气体储存领域的下一个前沿方向，但加工制造仍然极具挑战性，尤其是在生产和拆卸复杂的内部模具方面。我们研发的水溶性3D打印芯轴是克服这一障碍、实现V型容器可扩展且经济高效的制造的重要一步。这一成果表明，先进的制造技术和强大的行业合作伙伴关系如何能够帮助这些技术更快地走向商业化。”
V型压力容器完全由复合材料制成，不设内衬。这项屡获殊荣的工艺采用大幅面增材制造技术，利用特制的水溶性聚合物打印临时芯模。碳纤维缠绕在芯模上，容器固化后，水会溶解临时芯模，留下中空的复合材料压力容器。最后，涂覆一层气体阻隔涂层。
△橡树岭国家实验室（ORNL）及合作者展示了一种用于高压气体储存的轻质无内衬V型复合材料压力容器，研究成果荣获2026年CAMX ACE奖。图片来源：LoganKorn/ORNL，美国能源部
这种无衬垫设计减轻了重量并避免了衬垫失效，而3D打印芯轴则取代了成本高昂的金属或结构复杂的可折叠模具。该方法还可以省去溶剂去除步骤，缩短生产周期，并能更灵活地制造尺寸精度高的大型或复杂形状零件。橡树岭国家实验室（ORNL）的研究部分是在美国能源部制造示范设施（MDF）进行的。MDF由美国能源部先进材料与制造技术办公室支持，是一个全国性的合作联盟，致力于创新、启发和促进美国制造业的转型。
项目得到了美国能源部关键矿产和能源创新办公室（UT-Battelle）的支持。该机构专注于管理和运营橡树岭国家实验室，属于美国能源部的一部分。美国能源部科学办公室是美国物理科学基础研究的最大资助机构，致力于应对当今时代一些最紧迫的挑战。
来源：南极熊
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