In 3D kim loại có thể thay đổi chế độ sản xuất của ngành năng lượng không?

Phát triển Leapfrog: Một tiến bộ công nghệ từ phòng thí nghiệm đến các địa điểm công nghiệp
Khả năng củain 3D kim loạiĐể kết hợp thiết kế và sản xuất là lợi thế chính của nó. Trong khi in 3D kim loại ngay lập tức biến đổi các mô hình kỹ thuật số 3D thành các bộ phận vật lý bằng cách xếp lớp bột kim loại hoặc dây dây từng lớp, sản xuất thiết bị năng lượng truyền thống đòi hỏi các quy trình phức tạp bao gồm phát triển nấm mốc, xử lý đa xử lý, lắp ráp và hàn. Ví dụ, trong ngành công nghiệp năng lượng hạt nhân, Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge ở Hoa Kỳ đã chứng minh lợi thế hiệu quả của công nghệ lắng đọng năng lượng theo hướng (DED) trong sản xuất các bộ phận trong môi trường khắc nghiệt bằng cách hoàn thành nguyên mẫu lõi lò phản ứng trong ba tháng sẽ mất hai năm để sản xuất bằng cách sử dụng các phương pháp thông thường.
Lặp lại công nghệ đã khắc phục các ràng buộc sớm về khả năng thích ứng vật liệu. Quá trình phản lực tác nhân liên kết (BJT) đã in thành công niken - dựa trên các lưỡi hợp kim nhiệt độ cao- với mật độ 99,5% bằng cách tối ưu hóa các thông số thiêu kết, đáp ứng mức độ cao -}}}}} Công nghệ nóng chảy chùm điện tử (EBM) có thể xử lý các kim loại chịu lửa như vonfram và molypden, giảm 60%chu kỳ sản xuất của ống nhiên liệu hạt nhân. Đáng chú ý hơn là hệ thống in 3D kim loại laser màu xanh lá cây được tạo ra bởi phụ gia Xihe, sản xuất hiệu quả các bộ phận thiết yếu như đầu nối điện và cấu trúc tản nhiệt động cơ, khắc phục hàng rào kỹ thuật của độ phản xạ cao của vật liệu đồng tinh khiết và cung cấp một mặt đất
Sự kết thúc của sự thay đổi mô hình trong sản xuất năng lượng
In 3D kim loại đang giải quyết vấn đề "Tam giác không thể" đã ảnh hưởng đến ngành năng lượng thông thường: nổi bật giữa chi phí, hiệu quả và chất lượng. Công ty năng lượng hạt nhân của Séc Š Koda JS đã sử dụng máy in 3D kim loại lớn để sản xuất đầu áp lực phản ứng hạt nhân 600 kg trong 48 giờ, tiết kiệm 72% thời gian so với quá trình đúc truyền thống, trong quá trình phá vỡ chuỗi cung ứng do Nga mang đến. Các doanh nghiệp năng lượng có thể thay thế các thành phần quan trọng một cách nhanh chóng trên trang - và loại bỏ sự phụ thuộc của chúng vào các nhà máy tập trung nhờ khái niệm "sản xuất phân tán" này.
Những phát triển mới trong công nghệ năng lượng tái tạo là đột phá hơn. Với việc tạo ra thư viện kỹ thuật số in 3D đầu tiên cho các tuabin gió trong lịch sử, các hệ thống gió Vestas đã giúp tất cả các nhà máy sử dụng máy in sợi carbon X7 được đánh dấu để tạo ra các đầu nối lưỡi đồng nhất. Bằng cách sản xuất hơn 100.000 mảnh mỗi năm, tỷ lệ thất bại đã giảm từ 3,2% xuống 0,5%. Cấu trúc phẳng của các tấm pin mặt trời silicon tinh thể thông thường là một trong những giới hạn của công nghệ in 3D trong lĩnh vực năng lượng mặt trời. Hiệu suất chụp ánh sáng trên một đơn vị diện tích được nâng lên 23% bằng cách sử dụng thiết kế hỗ trợ giống như cây sinh học. Khi được sử dụng cùng với công nghệ thủy tinh mỏng -, nó khuyến khích giảm 40% trọng lượng mô -đun năng lượng mặt trời.
Hệ thống lưu trữ năng lượng trải qua một cuộc cách mạng vi mô
Ảnh hưởng của in 3D kim loại đối với ngành năng lượng vượt xa việc sản xuất các thành phần lớn vì khả năng sửa đổi các cấu trúc vi mô, đang đẩy các giới hạn của công nghệ lưu trữ năng lượng. Các nhà nghiên cứu có thể tùy chỉnh chính xác cấu trúc lỗ rỗng của lithium - điện cực pin ion bằng công nghệ tan chảy laser chọn lọc (SLM), sẽ tăng gấp ba tốc độ sạc; Thiết kế kênh dòng chảy 3D - được in trong pin dòng chảy tăng cường sử dụng điện phân 18% và vượt qua 45Wh/L về mật độ năng lượng hệ thống.
Sự đổi mới trong công nghệ pin trạng thái - thậm chí còn đáng kinh ngạc hơn. Bằng cách điều chỉnh kích thước của các kênh ion xen kẽ, phương pháp in 3D chất điện phân - được tạo ra với sự hợp tác với các hệ thống 3D và Toyota làm tăng độ dẫn ion nhiệt độ phòng lên 10ms/cm, phù hợp với chất điện giải lỏng thương mại. In 3D kim loại là một công cụ quan trọng để khắc phục các ràng buộc vật lý của công nghệ lưu trữ năng lượng vì nó có thể quản lý các cấu trúc từ cấp độ nguyên tử sang cấp độ vĩ mô.
Xây dựng lại hệ sinh thái và định hình lại chuỗi công nghiệp
Sự chuyển đổi của ngành năng lượng từ "quy mô kinh tế" sang "nền kinh tế phạm vi" đang được thúc đẩy bởi in 3D kim loại. Các thành phần cấu trúc hợp kim Titan cho máy bay lớn trong nước đã được sản xuất bởi công nghệ bạch kim. Chu kỳ giao hàng được rút ngắn từ 18 tháng xuống còn 3 tháng và số lượng mảnh đã giảm từ 127 xuống còn 1 bằng thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết. Logic sản xuất của "cấu trúc phức tạp đơn giản" cũng có thể được sử dụng để thiết kế thiết bị năng lượng nhẹ. General Electric sử dụng các cánh quạt tăng áp in 3D kim loại trong các nền tảng dầu ngoài khơi, giúp tăng hiệu quả của máy nén LNG lên 5 điểm phần trăm và giảm trọng lượng 35% khi so sánh với các bộ phận giả mạo điển hình.
Công nghệ thậm chí còn trở nên phổ biến hơn do sự xuất hiện của các hình thức mới như sản xuất đám mây và cho thuê thiết bị. Các công ty năng lượng quy mô nhỏ và trung bình - hiện có thể truy cập cao - Khả năng sản xuất kết thúc mà không phải đầu tư đáng kể nhờ vào nền tảng in "kim loại 3D của Chuangxiang 3D làm nền tảng dịch vụ"; Công nghệ Siemens và Platinum đã hợp tác để phát triển hệ thống cấp - công nghiệp giúp tăng năng suất in từ 68% lên 92%, cho phép phân tích khớp nối trường đa vật lý và kết hợp phần mềm mô phỏng quy trình độc lập. Các hạn chế về vốn của thiết bị năng lượng truyền thống đang bị phá vỡ bởi dịch vụ này - sự thay đổi định hướng.