Ar metalo 3D spausdinimas gali būti plačiai naudojamas energetikos pramonėje?

一, technologinis proveržis: šuolis iš laboratorijos į pramonę
Nuo idėjosMetalo 3D spausdinimasDešimtajame dešimtmetyje jis išsivystė į tris pagrindines technologines sistemas: miltelių lovos tirpimą (PBF), nukreiptą energijos nusėdimą (DED) ir segtuvų purkštuką (BJT). Selektyvios lazerio lydymosi (SLM) technologija tapo populiariausiu metodu energijos srityje, nes jos tankis viršija 99% ir yra tikslus mikrometro lygiui. Pavyzdžiui, „Siemens Energy“ dujų turbinos degikliai, pagaminti iš SLM technologijos, sujungia 13 suvirintų gabalų į vieną struktūrą, o tai trigina jų gyvenimo trukmę ir padidina medžiagų kiekį nuo 20% tradicinių metodų iki daugiau nei 90%.
The rate of technological change has sped up a lot. For example, the multi-laser collaborative system has made printing 30% more efficient, and the area printing technology uses pulse laser control to melt millions of light spots at once, which cuts down on the time it takes to make something. Platinum Technology's four-laser synchronous scanning method has cut the time it takes to print a single piece of aircraft engine blades by 40%. The research and development of new powders, like high entropy alloys and gradient materials, have led to 3D printed parts that work very well in nuclear reactors and hydrogen energy storage and transportation at high temperatures (>600 °C) and high pressures (>70 MPA).
2, Energetikos pramonės programų grafikas: nuo pagrindinių dalių iki sistemos integracijos
1. Senasis energetikos sektorius
Gamindama dujų turbinas, GE naudoja EBM technologiją, kad nikelis - būtų pagrįstas aukštai - temperatūros lydinio turbinos diskais. Šie diskai padidina aušinimo efektyvumą 15%, naudojant grotelių struktūros konstrukciją, ir išsaugo anglies dioksido išmetimą daugiau nei 5000 tonų per metus. Turėdamas 90 pramoninių - 3D klasės spausdintuvų, „Siemens Energy“ sugebėjo masiškai masiškai gaminti 400 tipų energijos komponentų. Kiekvienais metais jie sudaro tūkstančius būtiniausių dalių, pavyzdžiui, degimo kamerų įdėklų.
„Westinghouse Electric“ sukūrė 3D - spausdintą cirkonio lydinio dangos vamzdį branduolinės energijos įrangai. Šis vamzdis turi biomimetinės gardelės struktūrą, kuri daro 15% efektyvesnę aušinimą ir sumažina mikrotraumų, kurie gali įvykti naudojant tipinius suvirinimo būdus, tikimybe 90%. Kinijos mokslų akademijos proceso inžinerijos institutas padarė titano/aliuminio funkciškai rūšiuotą medžiagų degimo kameros įdėklą, kurio šiluminio plėtimosi koeficientas yra 0,1%, esant aukštai 1200 laipsnių temperatūrai. Tai trunka tris kartus ilgiau nei tradicinės medžiagos.
2. Naujos energijos srityje
„Linde Group“ iš „Titanium“ lydinio, naudodama objektyvo technologiją vandenilio energijos versle, iš titano lydinio yra aukštai -. Svoris mažina 35%, o vandenilio kaupimo tankis padidėja iki 6,2Wt%, tai yra 40% daugiau nei gali būti tipiškos plieno laikymo rezervuarai. Vėjo jėgos srityje „Vestas“ sukūrė 3D - spausdintas aliuminio lydinio bokšto jungtis, kurios daro bokštus lengvesnius, išlaikant jas stiprias. Tai sumažina anglies dioksido išmetimą iki 12 tonų per metus kiekvienai vėjo turbinai.
Geoterminės energijos gamybos įrangos taisymo rinka tapo nauja augimo sritimi. Islandijos geoterminė įmonė naudojo „DED“ technologiją, kad nustatytų turbinos rotorių. Remonto kaina yra tik 30% naujų dalių gavimo išlaidų, o laikas, kurio reikia norint atlikti techninę priežiūrą, sumažėjo nuo 21 dienų iki 72 valandų.
3, trys pagrindiniai dalykai, kurie daro didelius - mastelio programas
1. Kainų rekonstrukcija: „brangių bandomųjų elementų“ keitimas į „prieinamas galimybes“
Įrangos išlaidų mažinimo kreivė yra gana svarbi. Pavyzdžiui, Kinijoje pagamintos SLM įrangos kaina sumažėjo 40%, palyginti su užsienio modeliais. Be to, vieno BLT - S400 trigubo lazerio sistemos vieneto kaina buvo mažesnė nei 5 milijonai juanių. „Titanium“ lydinio miltelių atkūrimo hebei geležies ir plieno pramonės intelektualioji sąjunga greitis yra 98%, o atkuriami milteliai atitinka ASTM F3001 standartą. Tai yra geras pavyzdys, kaip nustatyti medžiagos perdirbimo sistemą. Kiekviena perdirbtų miltelių tona gali sumažinti pirminės rūdos kasybą 12 tonų.
2. Didelis standartizacijos žingsnis į priekį: pereinant nuo „vieno gabalo pritaikymo“ iki „masinės gamybos“
„Siemens Energy“ 9 žingsnių kokybės kontrolės sistema padarė 3D spausdintų dalių 99,97% stabilumo procesą, o bendras jos dujų turbinos dalių eksploatavimo laikas-daugiau nei 1,5 milijono valandų. Pramonės sertifikavimo procesas padidėja. ASME BPVC specifikacijoje dabar yra 3D spausdinimo komponentų sertifikavimo sąlyga, o API 6A standartą dabar įtraukta priedų gamyba, esanti „Wellhead“ įrangos sertifikavimo srityje.
3. Darbas kartu aplinkai: nuo „Technology Island“ iki „Pramonės aljanso“
Įrangos gamintojams ir energetikos firmoms tampa vis labiau įprasta glaudžiai bendradarbiauti. „Nikon SLM Solutions“ ir „Siemens Energy“ kartu dirbo laboratorijoje, kad pagamintų konkretų dujų turbinų proceso paketą. Tai padidino nikelio - atspausdintą lydinio dalių pagrindu 25%. GH4169 aukštas - temperatūros lydinio milteliai, kuriuos kartu dirbo „Avic Maite“ ir „Bolite“, leido dujų turbinų peiliukams trukti 95% tol, kol jie būtų suklastoti.
4, iššūkio kelias ir proveržis
1. Techninis kliūtis
Mes vis dar turime išsiaiškinti, kaip padaryti daugialypę - medžiagų spausdinimo darbus su metalais. „EOS Business“ sukurta bimetalinės spausdinimo technologija gali padaryti sąnarius tarp skirtingų medžiagų, kurios yra 92% tokios pat stiprios kaip pagrindinė medžiaga. Tai įmanoma, nes įmonė gali atidžiai valdyti sintezės ribą tarp nikelio - pagrindu pagamintų lydinių ir nerūdijančio plieno.
2. Pramoninis bendradarbiavimas
Paskirstytos gamybos tinklų kūrimas tampa labai svarbus. „Siemens Energy“ skaitmeninė verslo platforma susiejo 50 pripažintų tiekėjų iš viso pasaulio ir naudojo „blockchain“ technologiją, norėdama pasidalyti spausdinimo parametrais visoms įmonėms. Tai lėmė 99,2% komponentų nuoseklumą daugialypėje - tiekėjų aplinkoje.
3. Talentų ugdymas
DFAM yra didelis talentų skirtumas (dizainas priedų gamybai). Naudodama topologijos optimizavimo įrankius, „Siemens Energy“ priedų projektavimo komanda sumažino gabalų skaičių dujų turbinos komponentuose 80%, o aušinimo oro srauto - 30%.