Μπορεί το Metal 3D εκτύπωσης να αλλάξει τον τρόπο παραγωγής της βιομηχανίας ενέργειας;

Ανάπτυξη Leapfrog: Μια τεχνολογική πρόοδος από εργαστήρια σε βιομηχανικούς χώρους
Την ικανότητα τουεκτύπωση μετάλλου 3DΓια να συνδυάσετε το σχεδιασμό και την κατασκευή είναι το κύριο πλεονέκτημά της. Ενώ η μεταλλική εκτύπωση 3D μετατρέπει αμέσως τα 3D ψηφιακά μοντέλα σε φυσικά μέρη, στοιβάζοντας μεταλλικές σκόνες ή στρώμα καλωδίων κατά στρώμα, η παραδοσιακή παραγωγή εξοπλισμού ενέργειας απαιτεί περίπλοκες διαδικασίες, συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης μούχλας, της επεξεργασίας πολλαπλών επεξεργασιών, της συναρμολόγησης και της συγκόλλησης. Για παράδειγμα, στον τομέα της πυρηνικής ενέργειας, το Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge στις Ηνωμένες Πολιτείες απέδειξε το πλεονέκτημα της απόδοσης της τεχνολογίας κατευθυνόμενης εναπόθεσης ενέργειας (DED) στην παραγωγή εξαρτημάτων σε σκληρά περιβάλλοντα, ολοκληρώνοντας ένα πρωτότυπο πυρήνα του αντιδραστήρα σε τρεις μήνες που θα χρειάστηκαν δύο χρόνια για την κατασκευή χρησιμοποιώντας συμβατικές μεθόδους.
Η τεχνολογική επανάληψη έχει ξεπεράσει τους πρώτους περιορισμούς όσον αφορά την προσαρμοστικότητα των υλικών. Η διαδικασία συγκόλλησης (BJT) έχει εκτυπώσει με επιτυχία το νικέλιο - με βάση τις απαιτήσεις περιβάλλοντος θερμοκρασίας σε 1200 βαθμούς. Η τεχνολογία τήξης της δέσμης ηλεκτρονίων (EBM) μπορεί να επεξεργαστεί ανθεκτικά μέταλλα όπως το βολφράμιο και το μολυβδαίνιο, μειώνοντας τον κύκλο κατασκευής των σωλήνων επένδυσης πυρηνικών καυσίμων κατά 60%. Πιο αξιοσημείωτο είναι το πράσινο σύστημα εκτύπωσης 3D μετάλλου λέιζερ που δημιουργήθηκε από το Additive Xihe, το οποίο κατασκευάζει αποτελεσματικά βασικά μέρη όπως οι ηλεκτρικοί σύνδεσμοι και οι δομές διάχυσης της θερμότητας, ξεπερνώντας το τεχνικό φράγμα υψηλής ανακλαστικότητας των καθαρών υλικών χαλκού και προσφέροντας ένα έδαφος- διάλυμα διάλυσης για τη θερμική διαχείριση των ηλεκτρικών συστημάτων κίνησης σε νέα ενεργειακά οχήματα.
Το τέλος της μετατόπισης της παραγωγής ενέργειας
Η εκτύπωση Metal 3D επιλύει το ζήτημα "αδύνατο τρίγωνο" που έχει πλήξει πολύ καιρό τον συμβατικό ενεργειακό τομέα: χτυπώντας την ισορροπία μεταξύ κόστους, αποτελεσματικότητας και ποιότητας. Η Τσεχική Εταιρεία Πυρηνικής Ενέργειας Š Koda JS χρησιμοποίησε έναν μεγάλο μεταλλικό 3D εκτυπωτή για να παράγει μια κεφαλή δοχείου πίεσης πυρηνικού αντιδραστήρα 600 κιλών σε 48 ώρες, εξοικονομώντας το 72% του χρόνου σε σύγκριση με την παραδοσιακή διαδικασία χύτευσης κατά τη διάρκεια της διαταραχής της αλυσίδας εφοδιασμού που προκάλεσε η Ρωσία {{6} σύγκρουση με την Ουκρανία. Οι ενεργειακές επιχειρήσεις μπορούν να αντικαταστήσουν γρήγορα τα κρίσιμα εξαρτήματα στον ιστότοπο - και να εξαλείψουν την εξάρτησή τους από τα κεντρικά εργοστάσια χάρη σε αυτήν την έννοια της "κατανεμημένης κατασκευής".
Οι νέες εξελίξεις στην τεχνολογία ανανεώσιμων πηγών ενέργειας είναι πιο ενοχλητικές. Με τη δημιουργία της πρώτης 3D τυπωμένης ψηφιακής βιβλιοθήκης για ανεμογεννήτριες στην ιστορία, η Vestas Wind Systems επέτρεψε σε όλα τα εργοστάσια να χρησιμοποιήσουν τον εκτυπωτή ινών άνθρακα Markforged X7 για να δημιουργήσουν ομοιόμορφους συνδετήρες λεπίδων. Με την παραγωγή περισσότερων από 100.000 τεμαχίων ετησίως, το ποσοστό αποτυχίας μειώθηκε από 3,2% σε 0,5%. Η επίπεδη δομή των συμβατικών ηλιακών συλλεκτών κρυσταλλικού πυριτίου είναι ένα από τα όρια της τεχνολογίας 3D εκτύπωσης στον τομέα της ηλιακής ενέργειας. Η απόδοση λήψης φωτός ανά μονάδα αυξάνεται κατά 23% χρησιμοποιώντας ένα σχέδιο υποστήριξης που μοιάζει με βιομιμητικό δέντρο. Όταν χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με τυπωμένο Ultra - λεπτή τεχνολογία γυαλιού, ενθαρρύνει μια μείωση κατά 40% στο βάρος της ηλιακής μονάδας.
Τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας υποβάλλονται σε μικρή επανάσταση
Η επιρροή της εκτύπωσης Metal 3D στον ενεργειακό τομέα εκτείνεται πολύ πέρα ​​από την παραγωγή μεγάλων εξαρτημάτων λόγω της ικανότητάς του να τροποποιεί τις μικροδομές, η οποία ωθεί τα όρια της τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας. Οι ερευνητές μπορούν να προσαρμόσουν με ακρίβεια τη δομή των πόρων του λιθίου - ηλεκτροδίων μπαταρίας ιόντων χρησιμοποιώντας τεχνολογία επιλεκτικής τήξης λέιζερ (SLM), η οποία θα τριπλασιάσει την ταχύτητα φόρτισης. Το 3D - τυπωμένο σχεδιασμό καναλιών ροής διπολικής πλάκας σε μπαταρίες ροής ενισχύει τη χρήση ηλεκτρολύτη κατά 18% και ξεπερνά το 45Wh/L στην πυκνότητα ενέργειας του συστήματος.
Η καινοτομία σε στερεά - τεχνολογία μπαταρίας κατάστασης είναι ακόμα πιο εκπληκτική. Με τη ρύθμιση του μεγέθους των καναλιών ιόντων ενδιάμεσου στρώματος, το στερεό - State Electrolyte 3D μέθοδος εκτύπωσης που δημιουργήθηκε σε συνεργασία με τα 3D Systems και η Toyota αυξάνει την αγωγιμότητα ιόντων θερμοκρασίας δωματίου σε 10ms/cm, που ταιριάζει με αυτό των εμπορικών υγρών ηλεκτρολύτες. Το Metal 3D εκτύπωσης είναι ένα ζωτικό εργαλείο για την υπέρβαση των φυσικών περιορισμών της τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας, καθώς μπορεί να διαχειριστεί δομές από το ατομικό επίπεδο στο μακροσκοπικό επίπεδο.
Ανοικοδόμηση του οικοσυστήματος και αναμόρφωση της βιομηχανικής αλυσίδας
Η μετατόπιση του ενεργειακού τομέα από τις "οικονομίες κλίμακας" σε "οικονομίες του πεδίου" προωθείται από την εκτύπωση 3D μετάλλων. Τα δομικά συστατικά κράματος τιτανίου για μεγάλα εγχώρια αεροσκάφη έχουν παραχθεί από την τεχνολογία Platinum. Ο κύκλος παράδοσης μειώθηκε από 18 μήνες σε 3 μήνες και ο αριθμός των τεμαχίων μειώθηκε από 127 σε 1 με σχεδιασμό βελτιστοποίησης τοπολογίας. Η λογική κατασκευής της "απλοποιημένης σύνθετης δομής" μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό ενεργειακού εξοπλισμού που είναι ελαφρύ. Η General Electric χρησιμοποιεί μεταλλικούς εκτυπωμένους στροβιλοσυμπιεστές στροβιλοσυμπιεστή σε υπεράκτιες πλατφόρμες πετρελαίου, οι οποίες ενισχύουν την αποτελεσματικότητα των συμπιεστών ΥΦΑ κατά 5 ποσοστιαίες μονάδες και μειώνουν το βάρος κατά 35% σε σύγκριση με τα τυπικά πλαστά μέρη.
Η τεχνολογία έχει γίνει ακόμα πιο δημοφιλής λόγω της εμφάνισης νέων μορφών όπως η μίσθωση κατασκευής και εξοπλισμού σύννεφων. Μικρές και μεσαίες - Οι εταιρείες ενέργειας μεγέθους μπορούν τώρα να έχουν πρόσβαση σε υψηλές δυνατότητες παραγωγής υψηλής κατασκευής χωρίς να χρειάζεται να πραγματοποιούν σημαντικές επενδύσεις χάρη στην πλατφόρμα "Metal 3D" της Chuangxiang 3D. Η τεχνολογία Siemens και Platinum συνεργάστηκε για να αναπτύξει ένα βιομηχανικό σύστημα - που ενισχύει την απόδοση εκτύπωσης από 68% σε 92%, επιτρέπει την ανάλυση σύζευξης πεδίου πολλαπλών πεδίων και ενσωματώνει ανεξάρτητο λογισμικό προσομοίωσης διεργασίας. Οι παραδοσιακοί περιορισμοί της κατασκευής εξοπλισμού ενέργειας παρασκευάζονται από αυτήν την υπηρεσία - προσανατολισμένη μετατόπιση.