Kas metalli 3D -printimine võib muuta energiatööstuse tootmisrežiimi?

LeapFrog arendus: tehnoloogiline edasiminek laboritest tööstuskohtadele
Mahtmetallist 3D -printimineKujunduse ja tootmise ühendamine on selle peamine eelis. Kui metallist 3D -printimine muudab 3D -digitaalsed mudelid kohe füüsilisteks osadeks, virnastades metallpulbrid või juhtmed kihi järgi, siis traditsiooniline energiaseadmete tootmine nõuab keerukaid protseduure, sealhulgas hallituse arendamine, mitmeprotsessiline töötlemine, kokkupanek ja keevitamine. Näiteks näitas tuumaenergia tööstuses USA Oak Ridge'i riiklik labor Ameerika Ühendriikides suunatud energia sadestamise (DED) tehnoloogia tõhususe eelist komponentide tootmisel karmides keskkondades, täites reaktori tuuma prototüübi kolme kuu jooksul, mille tootmiseks oleks kulunud kaks aastat tavaliste meetodite abil.
Tehnoloogiline iteratsioon on materiaalse kohanemisvõime osas üle saanud varajased piirangud. Soodustusagendi jootmise (BJT) protsess on edukalt printinud nikli - põhinevad kõrged - temperatuurisulami labad tihedusega 99,5%, optimeerides paagutamise parameetreid, vastates kõrgele - temperatuurikeskkonna nõuetele 1200 kraadi juures. Elektronkiire sulamistehnoloogia (EBM) saab töödelda tulekindlaid metalle nagu volfram ja molübdeen, vähendades tuumakütuste kattetorude tootmistsüklit 60%. Tähelepanuväärsem on XIHE lisandi loodud roheline lasermetalli 3D -printimissüsteem, mis toodab tõhusalt olulisi osi nagu elektripistikud ja mootorsoojuse hajumise struktuurid, ületades puhaste vaskmaterjalide kõrge peegelduvuse tehnilise tõkke ja pakkudes pinnast- purunemislahendus elektrisüsteemide termiliseks haldamiseks elektrilistes sõidukites.
Paradigma lõppmuutuse lõpp energiatootmises
Metalli 3D -printimine lahendab tavapärase energiasektori pikka aega vaevanud "võimatu kolmnurga" küsimuse: tasakaalus kulude, tõhususe ja kvaliteedi vahel. Tšehhi tuumaenergia ettevõte Š Koda JS kasutas 48 tunni jooksul 600 kg tuumareaktori rõhuanuma pea tootmiseks suurt metallist 3D -printerit, säästes 72% ajast võrreldes traditsioonilise valamisprotsessiga, mille tarneahela häirete ajal tõi kaasa Venemaa- Ukraina konflikti. Energiaettevõtted võivad saidil - kiiresti kriitilisi komponente kiiresti asendada ja kõrvaldada nende sõltuvus tsentraliseeritud tehastele tänu sellele "hajutatud tootmise" kontseptsioonile.
Taastuvenergia tehnoloogia uued arengud on rohkem häirivamad. Ajaloo esimese 3D -prinditud digitaalraamatukogu loomisega on Vestas Wind Systems võimaldanud kõigil tehastel kasutada Markforged X7 süsinikkiust printerit ühtlaste teraühenduste loomiseks. Kui toota rohkem kui 100 000 tükki aastas, on rikke määr vähenenud 3,2% -lt 0,5% -ni. Tavaliste kristalsete räni päikesepaneelide tasane struktuur on 3D -printimistehnoloogia üks piire päikeseenergia valdkonnas. Valguse hõivamise efektiivsus pindalaühiku kohta tõstetakse 23%, kasutades tugikujundust, mis sarnaneb biomimeetilise puuga. Kui seda kasutatakse koos trükitud ultra - õhukese klaasi tehnoloogiaga, soodustab see päikesemooduli kaalu 40% vähenemist.
Energiasalvestussüsteemid läbivad mikrorevolutsiooni
Metalli 3D -printimise mõju energiasektorile ulatub kaugelt kaugemale suurte komponentide tootmisest, kuna see on võimeline modifitseerima mikrostruktuure, mis surub energiasalvestuse tehnoloogia piire. Teadlased saavad täpselt kohandada liitiumi - ioon -aku elektroodide pooride struktuuri, kasutades selektiivset lasersulamise (SLM) tehnoloogiat, mis kolmekordistab laadimiskiirust; 3D - prinditud bipolaarse plaadi voolukanali disain vooluakudes suurendab elektrolüütide kasutamist 18% ja ületab 45wh/l süsteemi energiatihedust.
Innovatsioon tahkes - oleku akutehnoloogia on veelgi hämmastavam. Reguleerides vahepalade ioonikanalite suurust, tõstab tahke - oleku elektrolüütide 3D -printimismeetod 3D -süsteemide ja Toyota toatemperatuuri ioonide juhtivuse 10 ms/cm -ni, mis vastab kaubanduslike vedelate elektrolüütide omale. Metalli 3D -printimine on oluline vahend energiasalvestuse tehnoloogia füüsiliste piirangute ületamiseks, kuna see suudab hallata struktuure aatomitasandist makroskoopilisele tasemele.
Ökosüsteemi taastamine ja tööstusahela ümberkujundamine
Metalli 3D -printimise kaudu tõukab energiasektori nihkumine "mastaabisäästu" "ulatuse majandusele". Platinum Technology on toodetud suurte kodulennukite titaansulami konstruktsioonikomponente. Tarnetsüklit lühenes 18 kuult 3 kuuni ja tükkide arv vähendati topoloogia optimeerimise disainiga 127 -lt 1 -le. "Lihtsustatud keeruka struktuuri" tootmisloogikat saab kasutada ka kergete energiaseadmete kujundamiseks, mis on kerge. General Electric kasutab metallist 3D -prinditud turboülelaaduri rootorit avamereõli platvormides, mis suurendavad veeldatud maagaasi kompressorite tõhusust 5 protsendipunkti võrra ja vähendavad kaalu tüüpiliste sepiste osadega võrreldes 35%.
Tehnoloogia on muutunud veelgi populaarsemaks tänu uute vormide tekkimisele nagu pilvetootmine ja seadmete rentimine. Väikesed ja keskmised - suurusega energiaettevõtted pääsevad nüüd juurde kõrgele - lõpptootmisvõimalustele, ilma et peaksite märkimisväärseid investeeringuid tegema tänu Chuangxiang 3D -le "Metal 3D -printimine kui teenuse platvorm"; Siemens ja Platinum Technology tegid koostööd tööstusliku - klassisüsteemi väljatöötamiseks, mis suurendab trüksaaki 68% -lt 92% -ni, võimaldab multihüsikaali väljade sidumise analüüsi ja sisaldab sõltumatut protsessisimuleerimistarkvara. Traditsiooniliste energiaseadmete tootmise kapitalipiirangud jaotatakse selle teenuse - orienteeritud nihe.