Ποιες είναι οι πιθανές εφαρμογές της εκτύπωσης μετάλλων στη μελλοντική ενέργεια;

1. Πεδίο πυρηνικής ενέργειας: Η τεχνολογία "πυρήνα" διασπά τα όρια της παραδοσιακής κατασκευής
Τα εξαρτήματα σε πυρηνικές μονάδες πρέπει να είναι πολύ αξιόπιστα. Πρέπει να είναι σε θέση να εκτελούν σε πολύ σκληρές καταστάσεις, όπως υψηλές θερμοκρασίες, υψηλές πιέσεις και ισχυρή ακτινοβολία. Κατά την κατασκευή σύνθετων κατασκευών καναλιών ροής, οι παραδοσιακές μέθοδοι έχουν πρόβλημα με τη διαδικασία. Ωστόσο,εκτύπωση μετάλλου 3DΗ τεχνολογία μπορεί να κάνει ολοκληρωμένη χύτευση με τη συγχώνευση των στρωμάτων μαζί. Για παράδειγμα, η πτερωτή μιας αντλίας ψυκτικού πυρηνικού αντιδραστήρα κατασκευασμένη με τεχνολογία τήξης δέσμης ηλεκτρονίων (EBM) διαθέτει εσωτερικό κανάλι ψύξης που έχει πλάτος μόνο 2 mm. Είναι δύσκολο να γίνουν δομές με αυτό το επίπεδο ακρίβειας χρησιμοποιώντας τυπικές μεθόδους χύτευσης. Πιο σημαντικά, η βελτίωση της δομής της τοπολογίας καθιστά τον τρισδιάστατο τυπωμένο πτερωτή κατά 30% ελαφρύτερο από τα τυποποιημένα σχέδια και αυξάνει την απόδοση ψύξης κατά 15% στην ίδια ισχύ.
Η εκτύπωση μετάλλου 3D πιέζει την ανάπτυξη σωλήνων επένδυσης κράματος ζιρκονίου στον κύκλο πυρηνικού καυσίμου. Χρειάζονται αρκετά περάσματα κρύου κυλίνδρου και ανόπτησης για να κάνουν τους παραδοσιακούς σωλήνες κράματος ζιρκονίου. Ωστόσο, η τεχνολογία 3D εκτύπωσης μπορεί να κάνει λεπτές - με τοίχο με πάχος τοίχου 0,3 mm αμέσως, με ρυθμιζόμενο προσανατολισμό κόκκων και 40% καλύτερη αντοχή στην οίδημα ακτινοβολίας. Μέχρι το 2030, μια συγκεκριμένη εταιρεία πυρηνικής ενέργειας ελπίζει να είναι σε θέση να χρησιμοποιήσει την πρώτη 3D τυπωμένη γραμμή παραγωγής σωλήνα αλουμινίου ζιρκονίου για επιχειρήσεις.
2. Η βιομηχανία υδρογόνου αποτελεί βασικό εργαλείο για την επίλυση του "αδύνατου τριγώνου".
Η επιχείρηση ενέργειας υδρογόνου είναι ενάντια στο "αδύνατο τρίγωνο" της ασφάλειας, του κόστους και της αποτελεσματικότητας. Η μεταλλική τεχνολογία 3D εκτύπωσης προσφέρει μια σημαντική απάντηση αλλάζοντας τα υλικά και βελτιστοποιώντας τη δομή. Η διπολική πλάκα είναι το πιο σημαντικό μέρος των ηλεκτρολυτών μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων που κάνουν υδρογόνο από το νερό. Ο σχεδιασμός του καναλιού ροής έχει άμεσο αντίκτυπο στον τρόπο με τον οποίο κατασκευάζεται αποτελεσματικά υδρογόνο. Είναι δύσκολο να ληφθεί το μικρόμετρο - ακρίβεια καναλιού επιπέδου με παραδοσιακές μεθόδους σφράγισης. Αλλά 3D τυπωμένα διπολικά πλάκες από κράμα τιτανίου μπορούν να μειώσουν το πλάτος του καναλιού από 1 mm σε 0,2mm, γεγονός που καθιστά την ηλεκτρόλυση 8% πιο αποτελεσματική. Μια νέα εταιρεία ενέργειας έχει μειώσει το κόστος κατασκευής διπολικών πλακών κατά 60% χρησιμοποιώντας τεχνολογία εκτύπωσης 3D. Μια ενιαία δεξαμενή μπορεί τώρα να κάνει περισσότερο από 1000nm³/h υδρογόνο.
Η τεχνολογία 3D εκτύπωσης κάνει υψηλές - δεξαμενές αποθήκευσης υδρογόνου πίεσης ελαφρύτερα, το οποίο είναι ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός στη διαδικασία αποθήκευσης υδρογόνου. Χρησιμοποιώντας το σχεδιασμό βελτιστοποίησης τοπολογίας, το πάχος του μεταλλικού εσωτερικού τοιχώματος των δεξαμενών αποθήκευσης από ίνες άνθρακα μπορεί να κοπεί από 8mm σε 5mm. Αυτό διατηρεί την ικανότητα πίεσης των δεξαμενών σε 70MPa και αυξάνει την πυκνότητα αποθήκευσης υδρογόνου ανά μονάδα μάζας κατά 15%. Είναι ακόμα πιο εντυπωσιακό το γεγονός ότι η τεχνολογία 3D εκτύπωσης μπορεί να κάνει διαφορετικά υλικά να αλλάξουν από το ένα στο άλλο, όπως η εκτύπωση μιας επίστρωσης τανταλίου στην κορυφή μιας επένδυσης κράματος τιτανίου. Αυτό μειώνει τον κίνδυνο θυγατρικής υδρογόνου κατά 90% και επεκτείνει τη διάρκεια ζωής των δεξαμενών αποθήκευσης σε 20 χρόνια.
3. Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας: Η αλλαγή του τρόπου με τον οποίο γίνεται ο καθαρός εξοπλισμός ενέργειας
Στον κόσμο της αιολικής ενέργειας, η εκτύπωση Metal 3D ξεφορτωθεί το πρόβλημα της ύπαρξης πραγμάτων που είναι τόσο μεγάλα όσο και ελαφριά. Για παράδειγμα, οι τυποποιημένες μεθόδους σφυρηλασίας χρειάζονται 120 τόνους χαλύβδινων πλινθώσεων για να φτιάξουν τον κύριο άξονα μιας ανοικτής ανεμογεννήτριας 15MW, αλλά χρησιμοποιούν μόνο λιγότερο από το 40% του υλικού. Αλλά η τεχνολογία 3D εκτύπωσης χρησιμοποιεί μια κοίλη δομή κλίσης που μπορεί να μειώσει το βάρος του κύριου άξονα από 45 τόνους σε 28 τόνους και να διαρκέσει 2,3 φορές μεγαλύτερο από τα τυποποιημένα σχέδια μέσω των βιοτομικών ρυθμίσεων πλέγματος. Το μεγαλύτερο εργοστάσιο εκτύπωσης 3D SLM Metal στον κόσμο αναπτύχθηκε από μια εταιρεία αιολικής ενέργειας. Ένα μηχάνημα μπορεί να εκτυπώσει κυκλικά μέρη πλάτους 2,5 μέτρων και το εργοστάσιο μπορεί να κάνει αρκετά μέρη για 500 ανεμογεννήτριες κάθε χρόνο.
Οι ανακαλύψεις στην τεχνολογία 3D εκτύπωσης βοηθούν επίσης τη φωτοβολταϊκή επιχείρηση. Η εκτύπωση μετάλλου 3D μπορεί να κάνει μοτίβα ηλεκτροδίων νανοσωματιδίων στην παραγωγή κυττάρων περοβσκίτη. Αυτό μειώνει το πάχος του φωτός - απορροφητικό στρώμα από 500nm έως 200nm, το οποίο αυξάνει την απόδοση μετατροπής των κυττάρων σε πάνω από 33%. 3 D Τεχνολογία εκτύπωσης μπορεί να κάνει καμπύλες κυτταρικές δομές που οι παραδοσιακές μεθόδους φωτοβολιθογραφίας δεν μπορούν, οι οποίοι ανοίγουν νέους τρόπους για να κάνουν ενσωματωμένα φωτοβολταϊκά (BIPV). Μια ομάδα ερευνητών έχει επινοήσει προσαρμοσμένα εργαλεία για την εκτύπωση λεπτών μεμβρανών από το σεληνόριο του χαλκού ινδίου (CIGS). Αυτό κόβει το χρόνο που παίρνει για να εκτυπώσει ένα ενιαίο cellcomposite από 72 ώρες σε υλικά σε 8 ώρες.
4. Γεωθερμική ανάπτυξη: Πώς να μπείτε στην παραγωγή κωδικών πρόσβασης σε δύσκολες συνθήκες
Τα εργαλεία γεώτρησης πρέπει να είναι σε θέση να αντέχουν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες και διάβρωση προκειμένου να δημιουργηθεί γεωθερμική ηλεκτρική ενέργεια. Σε 350 μοίρες, τα παραδοσιακά κομμάτια από κράμα που βασίζονται σε κράμα με βάση το κράμα είναι πιθανό να σπάσουν λόγω διάβρωσης στρες στα γεωθερμικά υγρά. Ωστόσο, η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορεί να δημιουργήσει ένα στρώμα ενίσχυσης κράματος μολυβδαινίου πάχους 0,5 mm στην επιφάνεια του τρυπανιού μέσω σχεδιασμού κλίσης σύνθεσης. Αυτό αυξάνει τη θερμοκρασία εργασίας σε 500 βαθμούς και τριπλασιάσει τη διάρκεια ζωής. Όταν μια εταιρεία γεωθερμικής ανάπτυξης άρχισε να χρησιμοποιεί τρισδιάστατα τυπωμένα τρυπάνια, το κόστος της εκσκαφής ενός πηγαδιού μειώθηκε από 12 εκατομμύρια γιουάν σε 7,5 εκατομμύρια γιουάν και ο χρόνος που χρειάστηκε να τρυπήσει το πηγάδι μειώθηκε κατά 40%.
Σε ενισχυμένα γεωθερμικά συστήματα (EGS), η εκτύπωση 3D συμβάλλει στην οικοδόμηση της έξυπνης τεχνητής θερμικής αποθήκευσης. Η εκτύπωση μιας πλάκας οδηγού με μικροσκοπικά κανάλια σάς επιτρέπει να ρυθμίζετε ακριβώς πού ρέει το νερό που εισέρχεται στο σχηματισμό. Αυτό το καθιστά 25% πιο αποτελεσματικό στην εξαγωγή θερμότητας. Αυτό που είναι ακόμη πιο καινοτόμο είναι ότι η τεχνολογία 3D εκτύπωσης μπορεί να κάνει έξυπνα εργαλεία ολοκλήρωσης με αισθητήρες που μπορούν να παρακολουθούν τα δεδομένα θερμοκρασίας και πίεσης σε πραγματικό χρόνο, βοηθώντας στη λήψη αποφάσεων σχετικά με τον τρόπο διαχείρισης των γεωθερμικών πόρων.