Xu hướng phát triển trong tương lai của công nghệ in 3D kim loại trong ngành năng lượng là gì?

1, Phát triển đột phá trong sản xuất và tái sản xuất các thành phần năng lượng hạt nhân phức tạp
Hiệu suất vật liệu và các yêu cầu chính xác sản xuất cho các thiết bị năng lượng hạt nhân khá cao và các thành phần cấu trúc phức tạp là một thách thức đối với các kỹ thuật tiêu chuẩn để đạt được. Bằng cách xếp lớp bột kim loại từng lớp,in 3D kim loạiCông nghệ có thể hoàn thành việc đúc tích hợp các bộ phận quan trọng như lắp ráp thanh nhiên liệu, máy tạo hơi nước và tàu áp suất lò phản ứng hạt nhân. Điều này làm giảm đáng kể số lượng mối hàn trong khi tăng cường sức mạnh cấu trúc và niêm phong. Chẳng hạn, thiết bị QBeam S600 từ chùm thông minh Qingyan, đã sử dụng hiệu quả công nghệ chùm tia điện tử biên độ tương tự để thực hiện làm nóng và quét sẵn các vật liệu hợp kim nhiệt độ- cao. Điều này đã làm tăng năng suất in của vết nứt - Các vật liệu nhạy cảm từ 65% lên 92%, cung cấp một giải pháp đáng tin cậy để sản xuất các thành phần năng lượng hạt nhân.
Tái sản xuất các thành phần cũ là rất cần thiết, bởi vì thiết bị năng lượng hạt nhân có chi phí vận hành và bảo trì cao. Khi được kết hợp với công nghệ in vật liệu gradient, công nghệ in 3D kim loại có thể nhanh chóng tạo lại các thành phần bị hỏng thông qua kỹ thuật đảo ngược, dẫn đến sửa chữa chức năng và cải tiến hiệu suất. Ví dụ, công nghệ hình thành tích hợp cho các đường ống chính năng lượng hạt nhân, được tạo ra với sự hợp tác với Tập đoàn Điện Hạt nhân Trung Quốc, giảm 90% trang web và chi phí vận hành và bảo trì bằng cách hợp lý hóa cấu trúc thông thường, cần được lắp ráp thành một phần.
2, ngành năng lượng hydro: tăng cường kép của hiệu quả và hiệu suất thành phần thiết yếu
Trong chuỗi công nghiệp của nó, bao gồm các tế bào điện phân, pin nhiên liệu, bể chứa hydro và các thiết bị khác, năng lượng hydro có yêu cầu rất cao về độ dẫn điện vật liệu, khả năng chống ăn mòn và nhẹ. Thông qua thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết, công nghệ in 3D kim loại có thể kết hợp các lỗ lắp cảm biến nhiệt độ, lỗ khuếch tán hydro và các kênh dòng chảy serpentine vào các tấm lưỡng cực tế bào nhiên liệu, tăng mật độ năng lượng của ngăn xếp pin nhiên liệu lên 25% và tốc độ sử dụng hydro lên 15%. Chẳng hạn, các tấm lưỡng cực của Tếp nhiên liệu của Toyota Mirai được tạo ra bằng cách sử dụng in 3D, không chỉ loại bỏ sự cần thiết của hơn 200 khuôn kênh dòng chảy riêng biệt mà còn làm giảm khối lượng của ngăn xếp 30% và bắt đầu - tăng nhiệt độ lên -30 độ.
In 3D kim loại có thể được sử dụng để tạo ra các bể chứa hydro nhẹ, có độ bền cao, cao-}. Trọng lượng của các bể chứa hydro có thể giảm 40% trong khi cường độ nén được nhân đôi bằng cách sử dụng hợp kim titan hoặc vật liệu hợp kim entropy cao kết hợp với thiết kế cấu trúc mạng sinh học. Hơn nữa, các tấm điện cực điện phân và khung màng, tối ưu hóa kênh dòng điện phân và hiệu quả tạo hydro đều có thể đạt được với công nghệ in 3D.
3, Ngành năng lượng tái tạo: Hiệu quả và chi phí - Cắt cải thiện cho thiết bị quang điện và gió
Tối ưu hóa Tua bin gió Hiệu suất khí động học và giảm trọng lượng là rất cần thiết để tăng hiệu quả phát điện. Bằng cách tối ưu hóa cấu trúc liên kết, công nghệ in 3D kim loại có thể tạo ra các yếu tố cấu trúc phức tạp như vòng bi và đầu nối rễ lưỡi trong khi sử dụng ít vật liệu hơn và tăng khả năng chống mỏi. Chẳng hạn, việc phun chất kết dính của Vestas - đã tạo ra các đầu nối rễ lưỡi gió cấp 100 mét được giảm 66% và giảm 65% trong khi vẫn giữ được khả năng chống mỏi. Điều này đã dẫn đến việc giảm 18% về mô -men xoắn bắt đầu giữa lưỡi và tăng 3,2% trong sản xuất điện hàng năm.
Giá treo bảng điều khiển năng lượng mặt trời và hệ thống theo dõi có thể được sản xuất bằng công nghệ in 3D kim loại trong ngành công nghiệp quang điện. Mặc dù in 3D có thể hoàn thành việc đúc tích hợp, giúp giảm lượng bộ phận và quy trình lắp ráp, các khung truyền thống phải được chế tạo bằng các kỹ thuật như dập và hàn. Ví dụ, thời tiết - Bột thép chống lại được sử dụng để in khung mặt trời mà Bering 3D thiết kế cho các vùng xa xôi của Châu Phi loại bỏ nhu cầu về giao hàng và lưu trữ biên giới, cắt giảm lượng carbon của một hệ thống duy nhất bằng 45%.
4, Đổi mới vật liệu pin và tối ưu hóa cấu trúc trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng
Sự đổi mới trong vật liệu điện cực và chất điện giải là điều cần thiết để cải thiện hiệu suất của trạng thái -} và lithium - pin ion. Thông qua điều khiển chính xác tại Micro - cấp độ nano, công nghệ in 3D kim loại có thể tạo ra các điện cực với ba - Kiến trúc xốp chiều, tăng cường tải các vật liệu hoạt động và tăng cường hiệu quả của việc vận chuyển ion. Độ xốp của các điện cực âm dựa trên silicon - được tạo ra bằng công nghệ in 3D, ví dụ, có thể được điều chỉnh từ 60% đến 80%. Điều này làm giảm đáng kể vấn đề mở rộng âm lượng trong quá trình sạc và xả và nhiều hơn ba lần dung lượng pin.
Hơn nữa, các yếu tố cấu trúc bộ pin có trọng lượng nhẹ có thể được sản xuất bằng cách in 3D kim loại. Kết hợp kiến ​​trúc mạng sinh học với vật liệu hợp kim nhôm hoặc magiê có thể giảm 30% trọng lượng của bộ pin và tăng khả năng chống va đập của nó lên hai lần. Ví dụ, sử dụng công nghệ in 3D, một công ty xe năng lượng mới có thể tích hợp khung gầm, cải thiện độ cứng của xe, giảm quy trình hàn và tăng 40% tích hợp của bộ pin, tất cả đều dẫn đến mức tăng 15% trong phạm vi lái xe.
5, Xây dựng lại sinh thái công nghiệp và công nghệ tích hợp
Robot, Internet vạn vật, trí tuệ nhân tạo và các công nghệ khác sẽ được kết hợp chặt chẽ với công nghệ in 3D kim loại trong tương lai để hỗ trợ sự thay đổi tự động hóa và trí thông minh trong sản xuất thiết bị năng lượng. Chẳng hạn, Thư viện quy trình thông minh của Platinum Technology, kết hợp hơn 100.000 bộ đặc điểm vật liệu, có thể tạo ra giải pháp in tốt nhất chỉ bằng một cú nhấp chuột và sử dụng hệ thống lập kế hoạch đường dẫn AI để cắt giảm 30%tỷ lệ phế liệu. Phương pháp sản xuất phân tán cũng sẽ trở nên phổ biến hơn, sử dụng các nền tảng đám mây để liên kết các nút sản xuất khu vực và tài nguyên thiết kế toàn cầu để hoàn thành "in ấn địa phương, phân phối toàn cầu", sẽ làm giảm thêm chi phí hàng tồn kho và rút ngắn chu kỳ chuỗi cung ứng.
In 3D kim loại sẽ giúp ngành năng lượng phát triển một hệ sinh thái tích hợp của "dịch vụ thiết bị vật liệu" về hệ sinh thái công nghiệp. Ví dụ, sự phát triển của bột hợp kim titan hình cầu, bằng kim loại Bolite và Xi'an Sailong giúp tăng cường đáng kể khả năng chảy và tạo điều kiện cho việc in chính xác cao hơn; Hai công ty cũng cùng phát triển các giải pháp in 3D kim loại cấp công nghiệp với SIEMENS, kết hợp trong phần mềm mô phỏng quy trình nhà- và tạo điều kiện cho phân tích khớp nối trường đa vật lý. Mô hình tích hợp dọc này sẽ tăng tốc độ áp dụng các công nghệ và giảm rào cản gia nhập vào khu vực.
6, Sản xuất sinh thái và tăng trưởng bền vững
Công nghệ in 3D kim loại có thể đạt được tỷ lệ sử dụng vật liệu trên 90%, lớn hơn ba lần so với các phương pháp thông thường và giảm đáng kể chất thải tài nguyên sản xuất. Chẳng hạn, lượng khí thải carbon trong các giai đoạn phóng tên lửa đã được giảm trực tiếp bởi Phòng đẩy động cơ tên lửa của Platinum Technology, ví dụ, đã chứng kiến ​​tỷ lệ sử dụng vật liệu tăng từ 15% trong các quy trình truyền thống lên 92% với giảm 60% trọng lượng cho các bộ phận riêng lẻ. Việc sử dụng các hệ thống sàng lọc và tái tạo bột đã nâng tỷ lệ thu hồi bột kim loại lên 95% và giảm ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất. Ngoài ra, tiêu thụ năng lượng thiết bị có thể giảm 20% bằng cách tối ưu hóa hiệu quả laser và các chương trình quản lý nhiệt.