Enamasti koosneb metalli 3D-printimise tehnoloogia otsesest energiasadestamisest (nagu lasertehnoloogia võrgu moodustamine LENS-ist) ja pulberkihi sulatamisest (nt selektiivne lasersulatus SLM ja elektronkiirega sulatamine EBM). Otsese energiasadestamise tehnoloogia hõlmab metalltraadi või pulbri pihustamist otse substraadile, selle sulatamist soojusallikaga ja sadestamist, et luua kolmemõõtmeline struktuur; pulberkihtsulatustehnoloogia sulatab valikuliselt metallipulbri kihte läbi suure-energiakiire (laser- või elektronkiire); kiht-kihtide kaupa-virnastamine moodustab kolme-mõõtmelise tahkise. Selle tehnoloogia peamiste eeliste hulgas on suur disainivabadus, suur tootmisvõimsus keeruliste konstruktsioonide jaoks, kõrge materjalikasutus ja kiire tootmistsükkel.
Madalad materjalide kasutusmäärad tulenevad traditsioonilistest metallitöötlemismeetoditest, mis toodavad sageli palju jäätmeid ja vanarauaid. Lisaks kasutab metallist 3D-printimise tehnoloogia ainult esemete ehitamiseks vajalikke ressursse kasutades kihtide-põhise-virnastamise tehnikat, mis vähendab oluliselt materjali raiskamist. Näiteks võivad tavapärased meetodid nõuda esmalt kogu tooriku valamist, seejärel põhjalikku mehaanilist töötlemist ning keeruka sisestruktuuriga energiaseadmete komponentide valmistamisel võib materjali kasutusmäär olla alla 50%. Disainimudelite põhjal saab metallist 3D-printimise tehnoloogiaga täpselt osi toota; pealegi võib materjalikasutuse määra tõsta üle 80–90%. Metallist 3D-printimise kasutamine võib aidata igal aastal säästa palju metallimaterjali kulusid, võttes arvesse tuumaenergiaseadmete keerulisi torujuhtmete ühendusi.
Metallist 3D-printimise tehnoloogia võib lühendada energiaseadmete komponentide tootmis- ja monteerimisprotsesse. Tüüpiline traditsiooniline tootmine nõuab mitut protsessi,-vormide valmistamine, valamine, sepistamine, mehaaniline töötlemine ja kokkupanek-, millest igaüks nõuab suuri aja-, tööjõu- ja materiaalsete ressursside investeeringuid. Kombineerides mitu komponenti üheks tervikuks, võib 3D-printimise tehnoloogia saavutada integreeritud vormimise ja minimeerida vajadust montaažitehnikate ja pistikute järele. Näiteks tuuleturbiinide puhul nõuab tavaline labatootmine iseseisvalt toodetud komponente, sealhulgas laba kest, tala ja võreplaat, mis seejärel ühendatakse. Keeruliste sisestruktuuride ja optimaalse kujuga otseprintimisega integreeritud lõiketerad, mis kasutavad metallist 3D-printimise tehnoloogiat, mitte ainult ei paranda terade jõudlust, vaid muudavad ka tootmisprotsessi sujuvamaks ja alandavad tootmiskulusid.
Kolm siin kärpisid seadmete valmistamise ja hoolduse kulusid.
Metalli 3D-printimise tehnoloogia võib tekitada energiaseadmete komponentide jaoks keerukaid jahutuskanaleid ja sisekonstruktsioone, suurendades nii seadmete soojuseraldusvõimet ja töökindlust ning vähendades seeläbi seadmete rikete esinemist. Näiteks gaasiturbiinides kasutatavatel 3D-prinditud turbiinilabadel on maksimeeritud jahutuskanalite konstruktsioon, mis võib tõhusalt alandada labade temperatuuri, pikendada labade eluiga ning säästa labade kahjustustest tulenevaid seadmete seisakuaega ja hoolduskulusid.
Seadmete hooldus: metallist 3D-printimise tehnoloogia võib kiiresti toota katkiste komponentide varuosi, lühendada hooldustsükleid ja vähendada hoolduskulusid mõne vananenud energiaseadme remondiks ja taastamiseks. Näiteks on tuumareaktorites mõnel olulisel seadmel pikem kasutusiga ning komponendid võivad kannatada kulumise või korrosiooni all. Tavapärased hooldustehnikad võivad nõuda osade ostmist välismaalt, mis mitte ainult ei maksa rohkem, vaid neil on ka pikk tarneaeg. Vajalikud komponendid saab kiiresti toota kohapeal-ja seadmed saab kiiresti taastada normaalseks metallist 3D-printimise tehnoloogia abil.
Erinevatel tarbijatel on erinevad vajadused energiaseadmete spetsifikatsioonide, jõudluse ja disaini osas; energiasektori nõudlus on mitmekesine ja ettearvamatu. Energiaseadmete kohandatud tootmisvajadusi saab rahuldada ja-tellimusel valmistada metallist 3D-printimise tehnoloogiatega. Tarbijate soovide põhjal saavad ettevõtted luua tooteid reaalajas-, vältides seega masstootmisest tulenevat laoseisu ja alandades laokulusid. Näiteks päikeseenergia tootmise valdkonnas muutuvad päikesepaneelide kronsteinide projekteerimiskriteeriumid sõltuvalt päikeseenergia ressursi tingimustest ja paigalduskeskkonnast erinevates piirkondades. Sobivaid sulgusid saab vastavalt konkreetsetele vajadustele kiiresti kohandada, kasutades 3D-metalliprintimist, vähendades seeläbi laoseisu survet ja kapitali hõivatust. Vähendage teadus- ja arendustegevuse kulusid ja lühendage tsüklit
Energiaseadmete arendamine sõltub kriitiliselt kiirest prototüüpimisest. Seadmete prototüüpide kiire tootmine, mis on võimalik tänu 3D-metalliprintimisele, aitab teadus- ja arendustegevuse töötajatel kavandeid kiiresti kinnitada ja täiustada, vähendades seega uurimis- ja arendustegevuse tsüklit. Järjestikuste muudatuste ja proovitootmise sageduse vähendamine uurimis- ja arendusprotsessi ajal aitab minimeerida uurimis- ja arenduskulusid. Näiteks saab 3D-printimise tehnoloogia abil kiiresti luua tuuletunneli testimiseks ja jõudluse hindamiseks erinevate disainiskeemidega labade prototüüpe, mis võimaldab kiiresti otsustada ideaalse disainiskeemi kohta ja kiirendab uute tuuleturbiinide turuletulekut.
Metallist 3D-printimiseks praegu kättesaadavad materjalid on mõnevõrra piiratud ja mõned neist ei suuda täielikult rahuldada energiaseadmete vajadusi nõudlikes tingimustes, sealhulgas kõrge temperatuur, kõrge rõhk ja tugev korrosioon.
Seadmete maksumus Metallist 3D-printimise seadmete ja hoolduse suur kulu piirab nende üldist kasutamist energeetikasektoris.
Kvaliteedikontroll: metallist 3D-printimise keerulised kvaliteedikontrolli ja -kontrolli protsessid võivad põhjustada vigu, nagu poorid ja praod, mis kahjustavad komponentide töökindlust ja jõudlust.
Standardsed spetsifikatsioonid: Metalli 3D-printimise tehnoloogia kasutamisel energiasektoris puuduvad praegu ühtsed standardid ja spetsifikatsioonid, mis toob kaasa ebavõrdse tootekvaliteedi ning tekitab teatud probleeme toodete sertifitseerimisel ja kasutamisel.
Reageerimisplaan; materjalide uurimis- ja arendustegevus: investeerige rohkem metallist 3D-printimismaterjalide uurimis- ja arendustegevusse ning uutesse-jõudlusega materjalidesse, mis sobivad energiasektoris. Sellised meetodid nagu materjali muutmine ja legeerimine aitavad tõsta materjalide tugevust, korrosioonikindlust ja vastupidavust kõrgele-temperatuurile.
Saavutatakse metallist 3D-trükiseadmete tehnoloogia pidev täiustamine, seadmete printimiskiiruse, täpsuse ja tootmise efektiivsuse tõstmine ning seeläbi seadmete maksumuse alanemine. Tugevdage samaaegset seadmete hooldust ja juhtimist, et suurendada selle töökindlust ja stabiilsust.
Kvaliteedikontrolli tehnoloogia: kasutades tipptasemel-kontrollitehnoloogiaid, sealhulgas röntgeni-katseid, ultraheliuuringuid jne, looge metallist 3D-printimiseks põhjalik kvaliteedikontrolli- ja -kontrollisüsteem, et printimisprotsessi ajal pidevalt jälgida ja hinnata komponentide kvaliteeti.
Tööstuskontsernid, uurimisinstituudid ja ettevõtted peaksid suurendama koostööd, et ühiselt luua standardid ja nõuded metallide 3D-printimiseks energiasektoris, tagades nii toodete kvaliteedi ja ohutuse.