Czy drukowanie metalowe 3D może zmienić tryb produkcyjny branży energetycznej?

Rozwój Leapfrog: postęp technologiczny od laboratoriów po miejsca przemysłowe
PojemnośćDrukowanie metalowe 3DGłówną zaletą jest połączenie projektowania i produkcji. Podczas gdy drukowanie metalowe 3D natychmiast przekształca modele cyfrowe 3D w części fizyczne poprzez układanie proszków metalowych lub warstwy przewodów według warstwy, tradycyjna produkcja sprzętu energetycznego wymaga skomplikowanych procedur, w tym rozwoju pleśni, przetwarzania wieloprocesowego, montażu i spawania. Na przykład w branży energetyki jądrowej Oak Ridge National Laboratory w Stanach Zjednoczonych wykazał przewagę wydajności technologii ukierunkowanego osadzania energii (DED) w produkcji komponentów w trudnych środowiskach poprzez wykonanie prototypu rdzenia reaktora w ciągu trzech miesięcy, które zajęłyby dwa lata produkcji przy użyciu konwencjonalnych metod.
Iteracja technologiczna przezwyciężyła wczesne ograniczenia w zakresie dostosowania materialnego. Proces odrzutowy agenta wiązania (BJT) z powodzeniem wydrukował Nickel - wysoko - ostrza temperaturowe o gęstości 99,5% poprzez optymalizowanie parametrów spiekania, spełniającym Wysokie wymagania dotyczące środowiska temperaturowego turbin gazowych o 1200 stopnia. Technologia topnienia wiązki elektronów (EBM) może przetwarzać metale ogniotrwałe, takie jak wolfram i molibden, zmniejszając cykl produkcyjny rur okładzających paliwo jądrowe o 60%. Bardziej godne uwagi jest zielony laserowy system drukowania 3D utworzony przez XIHE Additicit, który skutecznie wytwarza podstawowe części, takie jak złącza elektryczne i struktury rozpraszania ciepła silnika, przezwyciężając techniczną barierę wysokiego współczynnika współczynnika refleksyjnego czystych materiałów miedzianych i oferuje uziemienie - roztworu do rozbijania termicznego zarządzania napędem elektrycznym w nowych pojazdach energetycznych.
Koniec zmiany paradygmatu w produkcji energii
Drukowanie metalowe 3D rozwiązuje problem „niemożliwego trójkąta”, który od dawna dotknął konwencjonalny sektor energetyczny: uderzenie równowagi między kosztami, wydajnością i jakością. Czeska firma energii jądrowej Š Koda JS wykorzystywała dużą metalową drukarkę 3D do wyprodukowania główki naczynia ciśnieniowego reaktora jądrowego o pojemności 600 kg w 48 godzin, oszczędzając 72% czasu w porównaniu z tradycyjnym procesem odlewania, podczas zakłóceń łańcucha dostaw spowodowanych przez Rosję - Ukraine. Firmy energetyczne mogą szybko zastąpić krytycznych elementów na stronie - i wyeliminować swoje poleganie na scentralizowanych fabrykach dzięki tej koncepcji „rozproszonej produkcji”.
Nowe osiągnięcia technologii energii odnawialnej są bardziej destrukcyjne. Dzięki tworzeniu pierwszej biblioteki cyfrowej 3D dla turbin wiatrowych w historii, Vestas Wind Systems umożliwił wszystkim fabrykom użycie drukarki z włókna węglowego oznaczonego X7 do tworzenia jednolitych złączy ostrzy. Produkując ponad 100 000 sztuk rocznie, wskaźnik awarii spadł z 3,2% do 0,5%. Płaska struktura konwencjonalnych krystalicznych krzemowych paneli słonecznych jest jedną z granic technologii drukowania 3D w dziedzinie energii słonecznej. Wydajność przechwytywania światła na jednostkę powierzchni jest podnoszona o 23% przy użyciu projektu wspornika, który przypomina drzewo biomimetyczne. W połączeniu z wydrukowaną technologią cienkiego szkła ultra - zachęca do 40% spadku modułu słonecznego.
Systemy magazynowania energii podlegają mikro rewolucji
Wpływ drukowania metalowego na sektor energii wykracza znacznie poza produkcję dużych komponentów ze względu na jego zdolność do modyfikowania mikrostruktur, która przekracza granice technologii magazynowania energii. Naukowcy mogą precyzyjnie dostosować strukturę porów litowych elektrod baterii jonowej przy użyciu technologii selektywnej topnienia laserowego (SLM), która potrójnie prędkość ładowania; Wydrukowana dwubiegunowa płytka 3D - konstrukcja kanału przepływu płyty w bateriach przepływowych zwiększa wykorzystanie elektrolitów o 18% i przewyższa 45Wh/L w gęstości energii systemu.
Innowacja w stałej technologii akumulatorów stanowych - jest jeszcze bardziej zdumiewacza. Regulując wielkość kanałów jonowych międzywarstwowych, stała - metoda drukowania elektrolitu 3D utworzona we współpracy z systemami 3D i Toyota podnosi przewodność jonu temperatury do 10 ms/cm, odpowiadającą komercyjnym ciekłym elektrolitom. Drukowanie metalowe 3D jest istotnym narzędziem do przezwyciężenia fizycznych ograniczeń technologii magazynowania energii, ponieważ może zarządzać strukturami od poziomu atomowego do poziomu makroskopowego.
Odbudowa ekosystemu i przekształcenie łańcucha przemysłowego
Przejście sektora energetycznego z „ekonomii skali” na „ekonomie zakresu” jest napędzane przez metalowy druk 3D. Strukturalne elementy strukturalne stopu tytanu dla dużych krajowych samolotów zostały wyprodukowane przez Platinum Technology. Cykl dostawy został skrócony z 18 miesięcy do 3 miesięcy, a liczba elementów została zmniejszona z 127 do 1 przez projekt optymalizacji topologii. Logikę produkcyjną „uproszczonej złożonej struktury” można również wykorzystać do lekkiego projektu sprzętu energetycznego. General Electric wykorzystuje metalowe wirniki turbosprężarki w 3D na platformach olejowych na morzu, które zwiększają wydajność sprężarki LNG o 5 punktów procentowych i zmniejszają wagę o 35% w porównaniu z typowymi sfałszowanymi częściami.
Technologia stała się jeszcze bardziej popularna ze względu na pojawienie się nowych form, takich jak produkcja w chmurze i leasing sprzętu. Małe i średnią - Firmy energetyczne mogą teraz uzyskać dostęp do High - End Productioning bez konieczności dokonywania znaczących inwestycji dzięki platformie „Metal 3D Drukowanie jako usługa” Chuangxiang 3D; Siemens i Platinum Technology współpracowały w celu opracowania przemysłowego systemu klasy -, który zwiększa rentowność drukowania z 68% do 92%, umożliwia analizę sprzężenia w terenie multiphysics i zawiera niezależne oprogramowanie do symulacji procesów. Tradycyjne ograniczenia kapitałowe produkcyjne są rozkładane przez tę usługę -.