Làm thế nào có thể in 3D kim loại có thể thúc đẩy sự phát triển thông minh của thiết bị năng lượng?

1. Đổi mới vật liệu: Làm cho các vật liệu mà thiết bị năng lượng thông minh cần phải hoạt động
In 3D kim loạivượt ra ngoài giới hạn của các hệ thống vật liệu hiện có và cung cấp cho thiết bị năng lượng các lựa chọn vật liệu thông minh hơn hoạt động tốt hơn trong điều kiện khắc nghiệt. Ví dụ, dự án in 3D của Lò phản ứng ACP100, đây là nỗ lực chung giữa Viện nghiên cứu và thiết kế năng lượng hạt nhân Trung Quốc và công nghệ phụ gia miền Nam, sử dụng công nghệ phụ gia nóng chảy điện để tạo ra niken - dựa trên các hợp kim dựa trên 15% so với sự rèn. Đồng thời, nó đã xây dựng - trong các mảng cảm biến để mắt đến thông lượng neutron và thay đổi nhiệt độ theo thời gian thực, hỗ trợ dữ liệu để kiểm soát thông minh các lò phản ứng hạt nhân.
Vestas sử dụng 3D - Khuôn lưỡi hợp kim titan được in trong kinh doanh năng lượng gió. Các khuôn này không chỉ cắt giảm thời gian để tạo ra các lưỡi dao từ 6 tháng xuống còn 3 tuần, mà chúng còn cho phép khuôn phản ứng với căng thẳng thông qua thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết. Khi các lưỡi dao bị gió nghiêm trọng, cấu trúc mạng bên trong khuôn lan ra căng thẳng thông qua biến dạng vi mô. Điều này làm cho thiết bị tồn tại lâu hơn và cung cấp cho hệ thống quản lý sức khỏe tuabin gió cảnh báo an toàn kết cấu.
Có nhiều ví dụ về những tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực năng lượng hydro. Đại học Manchester đã sản xuất một bể chứa ma trận praphene 3D - được in có thể kiểm soát thông minh sự hấp phụ và giải hấp của hydro thông qua cấu trúc lỗ chân lông nano. Khi áp suất trong bể chứa quá cao, lớp phủ graphene trên bề mặt vật liệu sẽ tự động xây dựng một mạng dẫn điện. Điều này sẽ đặt ra cơ chế giảm áp. "Hệ thống thiết bị vật liệu" với ba mức độ phản ứng thông minh giúp vận chuyển năng lượng hydro an toàn hơn nhiều.
2. Đổi mới công nghệ: Thay đổi gen thông minh của việc chế tạo thiết bị năng lượng
In kim loại 3D là cách tuyệt vời nhất để sản xuất thiết bị năng lượng thông minh vì nó có phẩm chất "kỹ thuật số". Ví dụ, trong việc sản xuất các tuabin khí, Siemens Energy sử dụng Multi - Công nghệ SLM hợp tác laser để kết hợp 18 laser thành một thiết bị. AI tối ưu hóa đường dẫn quét trong thời gian thực và công ty cho biết điều này làm cho việc sản xuất niken - Các buồng đốt siêu hợp chất dựa trên hiệu quả hơn 40%. Quan trọng hơn, hệ thống đôi kỹ thuật số có thể dễ dàng nhập các điểm dữ liệu trường nhiệt độ hơn 2000 được tạo trong quá trình in. Điều này cho phép bạn xây dựng một mô hình mệt mỏi nhiệt cho toàn bộ vòng đời của buồng đốt, điều này giúp nó có thể thực hiện bảo trì phòng ngừa.
Máy in 3D kim loại Metalfuse của RAISE3D có thể tạo ra các thiết bị của bảng điều khiển năng lượng mặt trời với mật độ lên tới 97% trong lĩnh vực quang điện. Nó thực hiện điều này bằng cách sử dụng công nghệ FFF FUSE và điều trị bài thi thiêu kết -. Ý tưởng mới là đưa chip RFID trực tiếp vào các công trình của đồ đạc. Các chip có thể theo dõi những thứ như nhiệt độ thành phần và dòng điện trong khi các nhà máy năng lượng mặt trời đang chạy. Sau đó, họ có thể gửi thông tin này lên đám mây thông qua Internet of Things. Nếu hệ thống thấy rằng hiệu quả phát điện trong một khu vực nhất định đang giảm bất thường, nó sẽ tự động bắt đầu thực hiện các phụ tùng bằng cách in 3D. Điều này sẽ tạo ra một hệ thống vòng lặp - đã đóng để "sửa chữa chẩn đoán giám sát" thông minh và dễ sử dụng.
Sự thay đổi thông minh trong cách các yếu tố nhiên liệu hạt nhân được thực hiện quan trọng hơn nhiều như một tiêu chuẩn. Ghế ống thấp hơn lắp ráp nhiên liệu CAP 1400 do CNNC North sản xuất bằng cách sử dụng công nghệ SLM có thể thay đổi tốc độ dòng của chất làm mát dựa trên công suất của lò phản ứng bằng cách sử dụng không may là trước
3. Digital Twin: Liên kết kinh tuyến dữ liệu của các thiết bị năng lượng thông minh
Một cuộc cách mạng "Gương kỹ thuật số" đang diễn ra trong thiết bị năng lượng vì in 3D kim loại và công nghệ sinh đôi kỹ thuật số đang kết hợp với nhau theo những cách mới. Nền tảng Predix của GE đặt các cảm biến sợi quang vào các bộ phận tuabin khí in 3D, cho phép nó thu được 100.000 điểm dữ liệu trong thời gian thực và tạo ra các mô hình kỹ thuật số rất chính xác. Hệ thống có thể khớp các tín hiệu vật lý với các mô hình kỹ thuật số trong 0,1 giây khi thiết bị thực tế rung động bất thường khi nó hoạt động. Điều này cho phép nó tìm thấy gốc rễ của vấn đề và thực hiện các kế hoạch sửa chữa, cắt giảm thời gian chết không có kế hoạch 65%.
Dự án thí điểm in 3D của Vestas trong ngành công nghiệp năng lượng gió cho thấy cách sử dụng sinh đôi kỹ thuật số trong kinh doanh. Hệ thống có thể dự đoán khi nào các bộ phận sẽ phá vỡ trước 72 giờ và tự động lên lịch thiết bị in 3D để tạo các thiết bị mới bằng cách tạo một mô hình kỹ thuật số của mỗi tuabin gió với hơn 2000 thông số, cùng với dữ liệu thời tiết và hồ sơ về hoạt động và bảo trì trong quá khứ. Phương pháp này đã cắt giảm chi phí vận hành và bảo trì 22% và tăng điện năng lên 3,8% trong vòng sáu tháng sau khi được đưa vào hành động.
Sử dụng các cặp song sinh kỹ thuật số trong khu vực năng lượng hạt nhân được chuyển tiếp hơn - tư duy. Sáng kiến ​​TCR tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge ở Mỹ muốn tạo ra một cặp song sinh kỹ thuật số với nhiều lĩnh vực vật lý, như vận chuyển neutron và thủy lực nhiệt, bằng cách in 3D mô hình lõi lò phản ứng. Hệ thống có thể mô phỏng 100.000 hoạt động khác nhau và tự động đưa ra chiến lược gia kiểm soát tốt nhất. Nó cắt giảm thời gian chờ đợi 40% và kéo dài thời gian chu kỳ nhiên liệu thêm 25%, thiết lập nền tảng cho các hoạt động thông minh của hệ thống năng lượng hạt nhân thế hệ thứ tư.
4. Sinh thái công nghiệp: Tạo một mạng lưới các thiết bị năng lượng thông minh hoạt động cùng nhau
In kim loại 3D đang thay đổi cách chế tạo thiết bị năng lượng, tạo ra một mạng lưới thông minh của "dịch vụ sản xuất thiết kế". Công việc của ConocoPhillips ở Alaska là một ví dụ điển hình về điều này: họ đã thiết lập một hội thảo in 3D kim loại di động và kết hợp nó với hệ thống điều khiển AI - để dự đoán nhu cầu phụ tùng. Điều này đã cho phép họ làm cho các đầu đốt tuabin khí theo cách thông minh trong khu vực của họ. Khi cảm biến thiết bị thấy rằng một phần bị hao mòn nhiều hơn, hệ thống sẽ tự động gọi mô hình 3D từ kho kỹ thuật số và thiết lập nhà máy in gần nhất để tạo các bộ phận mới. Điều này cắt giảm thời gian để chuỗi cung ứng đáp ứng từ 30 tuần xuống còn 3 ngày.
Longi Green Energy "Mạng in 3D phân tán" được cắt nhiều hơn - cạnh trong trường quang điện. Công ty đã hoàn thành "Sản xuất cục bộ+Lập kế hoạch toàn cầu" của phụ tùng bằng cách sử dụng các máy in RAISE3D Pro3 Plus tại các nhà máy điện quang điện trên khắp thế giới và kết hợp chúng với hệ thống điều khiển từ xa Raisecloud. Nếu hộp nối của một trạm điện bị vỡ, hệ thống trước tiên sẽ chọn nút in 3D gần nhất để tạo phụ tùng. Đồng thời, nó sẽ bắt đầu một phân tích sinh đôi kỹ thuật số về nguyên nhân gây ra vấn đề để nó không xảy ra lần nữa. "Khái niệm sản xuất như một dịch vụ" (MAAS) này đã làm cho các nhà máy điện quang điện hiệu quả hơn 40% và cắt giảm chi phí điện xuống 0,02 đô la mỗi kilowatt giờ.