Kokie yra „Metal 3D“ spausdinimo galimybės būsimoje energetikos pramonėje?

1. Branduolinės energijos laukas: „Core“ technologija nutrūksta per tradicinės gamybos ribas
Branduolinių elektrinių komponentai turi būti labai patikimi. Jie turi sugebėti atlikti labai atšiauriose situacijose, tokiose kaip aukšta temperatūra, didelis slėgis ir galinga radiacija. Kurdami sudėtingus srauto kanalų konstrukcijas, tradiciniai metodai turi problemų dėl procedūros. TačiauMetalo 3D spausdinimasTechnologija gali atlikti integruotą liejimą, sujungant sluoksnius. Pavyzdžiui, branduolinio reaktoriaus aušinimo skysčio siurblio, pagaminto su elektronų pluošto lydymosi (EBM) technologija, sparnuotė turi tik 2 mm pločio vidinį aušinimo kanalą. Naudojant standartinius liejimo būdus, sunku sudaryti struktūras su tokiu tikslumo lygiu. Svarbiau, kad pagerinus topologijos struktūrą, 3D atspausdintas sparnuotė yra 30% lengvesni nei standartiniai dizainai ir padidina aušinimo efektyvumą 15%, esant ta pačia galia.
Metalo 3D spausdinimas skatina cirkonio lydinio dangos vamzdžių vystymąsi branduolinio kuro cikle. Tradiciniams cirkonio lydinio vamzdeliams gaminti reikia kelių šaltų valcavimo ir atkaitinimo leidimų. Tačiau 3D spausdinimo technologija gali padaryti ploną - sieninius vamzdžius, kurių sienos storis yra 0,3 mm iškart, su reguliuojama grūdų orientacija ir 40% geresnio spinduliuotės patinimo atsparumo. Iki 2030 m. Tam tikra branduolinės energijos įmonė tikisi, kad verslui galės naudotis pirmąja pasaulyje 3D spausdinta cirkonio lydinio vamzdžių bandomosios gamybos linija.
2. Vandenilio pramonė yra pagrindinė priemonė, skirta išspręsti „neįmanomą trikampį“.
Vandenilio energijos verslas prieštarauja „neįmanomam trikampiui“ saugai, kainai ir efektyvumui. Metalo 3D spausdinimo technologija siūlo proveržį, pakeisdamas medžiagas ir optimizuojant struktūrą. Bipolinė plokštelė yra svarbiausia protonų mainų membranos elektrolizatorių dalis, gaminanti vandenilį iš vandens. Jo srauto kanalo dizainas daro tiesioginį poveikį, kaip efektyviai gaminama vandenilis. Sunku gauti mikrometrą - lygio kanalo tikslumą naudojant tradicinius štampavimo metodus. Bet 3D spausdintos titano lydinio bipolinės plokštelės gali sumažinti kanalo plotį nuo 1 mm iki 0,2 mm, todėl elektrolizė daro 8% efektyvesnę. Nauja energetikos įmonė sumažino bipolinių plokštelių gaminimo išlaidas 60%, naudodama 3D spausdinimo technologiją. Dabar vienas rezervuaras gali pagaminti daugiau nei 1000 nm³/h vandenilio.
3D spausdinimo technologija sukuria aukštą - slėgio dujų vandenilio laikymo rezervuarus, o tai yra didelis žingsnis į priekį vandenilio kaupimo procese. Naudojant topologijos optimizavimo projektą, anglies pluošto apvyniotų laikymo rezervuarų metalo vidinė sienos storis gali būti iškirptas nuo 8 mm iki 5 mm. Tai išlaiko rezervuarų slėgio pajėgumą 70MPa ir padidina vandenilio kaupimo tankį masės vienetui 15%. Dar įspūdingiau, kad 3D spausdinimo technologija gali pakeisti skirtingas medžiagas iš vienos į kitą, tokią tantalo dangą spausdinant ant titano lydinio įdėklo viršaus. Tai sumažina vandenilio įsiskverbimo riziką 90% ir prailgina laikymo rezervuarų tarnavimo laiką iki 20 metų.
3. Atsinaujinanti energija: keičiant švarios energijos įrangos būdą
Vėjo jėgos pasaulyje metalo 3D spausdinimas atsikrato problemos, kai turi ir didelių, ir lengvų dalykų. Pavyzdžiui, standartiniams kalimo būdams reikia 120 tonų plieninių luitų, kad pagrindinis 15 MW WW vėjo turbinos velenas būtų, tačiau jie sunaudoja tik mažiau nei 40% medžiagos. Tačiau 3D spausdinimo technologijoje naudojama tuščiavidurio gradiento struktūra, kuri gali sumažinti pagrindinio veleno svorį nuo 45 tonų iki 28 tonų ir padaryti ją paskutinį 2,3 karto ilgesnį nei standartiniai dizainai per biomimetinių gardelių išdėstymą. Didžiausią pasaulyje SLM metalo 3D spausdinimo gamyklą sukūrė „Wind Power Company“. Viena mašina gali spausdinti apskritas dalis, kurios yra 2,5 metro pločio, o gamykla kiekvienais metais gali padaryti pakankamai dalių 500 vėjo jėgainių.
3D spausdinimo technologijos proveržiai taip pat padeda fotoelektriniam verslui. Metalo 3D spausdinimas gali padaryti nanoskalės elektrodų modelius gaminant perovskito ląsteles. Tai sumažina šviesos - absorbuojančio sluoksnio storį nuo 500 nm iki 200 nm, o tai padidina ląstelių konvertavimo efektyvumą iki daugiau nei 33%. 3} D spausdinimo technologijos gali padaryti išlenktas ląstelių struktūras, kurių negalioja tradiciniai fotolitografijos metodai, kurie atveria naujus būdus, kaip sukurti integruotą fotoelektrą (BIPV). Grupė tyrėjų sukūrė pritaikytus įrankius, skirtus spausdinti vario indio galio selenido (CIG) plonas plėveles. Tai sumažina laiką, kurį reikia atspausdinti vieną „Cell“ kompozitorių nuo 72 valandų iki medžiagų iki 8 valandų.
4. Geoterminė plėtra: kaip patekti į gamybos slaptažodžius sunkiomis sąlygomis
Gręžimo įrankiai turi sugebėti atlaikyti labai aukštą temperatūrą ir koroziją, kad būtų sukurta geoterminė elektra. Esant 350 laipsnių, tradicinis nikelis - pagrįsti lydinio gręžimo bitai greičiausiai įtrūks dėl streso korozijos geoterminiuose skysčiuose. Tačiau 3D spausdinimo technologija gali sukurti 0,5 mm storio volframo molibdeno lydinio armatūros sluoksnį ant gręžimo bitų paviršiaus pagal kompozicijos gradiento projektą. Tai padidina darbinės temperatūrą iki 500 laipsnių ir trigubai padidina tarnavimo laiką. Kai geoterminės plėtros įmonė pradėjo naudoti 3D atspausdintus gręžimo gabaliukus, vieno šulinio kasimo išlaidos sumažėjo nuo 12 milijonų juanių iki 7,5 milijono juanių, ir laikas, kurio prireikė gręžinio gręžtuvui, prireikė 40%.
Patobulintose geoterminėse sistemose (pvz.) 3D spausdinimas padeda sukurti intelektualią dirbtinę šiluminę saugyklą. Atspausdinus kreipiamąją plokštelę mažais kanalais, galite tiksliai reguliuoti, kur formacijoje teka sušvirkštas vanduo. Tai daro 25% efektyvesnį šilumą. Dar novatoriškesnė yra tai, kad 3D spausdinimo technologija gali padaryti „Smart“ gerai užbaigimo įrankius su jutikliais, kurie realiuoju laiku gali sekti temperatūros ir slėgio duomenis, padėdamas priimti sprendimus, kaip valdyti geoterminius išteklius.