Có thể in 3D kim loại được áp dụng rộng rãi trong ngành năng lượng?

一, Bước đột phá công nghệ: Nhảy từ phòng thí nghiệm này sang công nghiệp khác
Kể từ khi ý tưởng choin 3D kim loạiĐến cùng vào những năm 1980, nó đã phát triển thành ba hệ thống công nghệ chính: tan chảy giường bột (PBF), lắng đọng năng lượng theo định hướng (DED) và máy bay phản lực (BJT). Công nghệ nóng chảy laser chọn lọc (SLM) đã trở thành phương pháp phổ biến nhất trong khu vực năng lượng vì nó có mật độ hơn 99% và chính xác ở mức micromet. Ví dụ, các đầu đốt tuabin khí của Siemens Energy được sản xuất với công nghệ SLM kết hợp 13 mảnh hàn thành một cấu trúc, tăng gấp ba tuổi thọ của chúng và tăng lượng vật liệu được sử dụng từ 20% trong các phương pháp truyền thống lên hơn 90%.
The rate of technological change has sped up a lot. For example, the multi-laser collaborative system has made printing 30% more efficient, and the area printing technology uses pulse laser control to melt millions of light spots at once, which cuts down on the time it takes to make something. Platinum Technology's four-laser synchronous scanning method has cut the time it takes to print a single piece of aircraft engine blades by 40%. The research and development of new powders, like high entropy alloys and gradient materials, have led to 3D printed parts that work very well in nuclear reactors and hydrogen energy storage and transportation at high temperatures (>600 °C) and high pressures (>70 MPa).
2, Đồ thị các ứng dụng công nghiệp năng lượng: Từ các phần chính đến tích hợp hệ thống
1. Khu vực năng lượng cũ
Khi tạo tuabin khí, GE sử dụng công nghệ EBM để tạo niken - dựa trên cao -} đĩa tuabin hợp kim nhiệt độ. Các đĩa này cải thiện hiệu quả làm mát 15% thông qua thiết kế cấu trúc mạng và tiết kiệm lượng khí thải carbon dioxide hơn 5000 tấn mỗi đơn vị mỗi năm. Với 90 máy in 3D công nghiệp -, Siemens Energy đã có thể khối lượng - tạo ra 400 loại thành phần năng lượng. Mỗi năm, họ tạo ra hàng ngàn bộ phận thiết yếu, như lớp lót buồng đốt.
Westinghouse Electric đã tạo ra một -} ống bọc hợp kim zirconium được in cho thiết bị năng lượng hạt nhân. Ống này có cấu trúc mạng tinh thể sinh học giúp làm mát hiệu quả hơn 15% và cắt giảm khả năng của các vicrocracks có thể xảy ra trong các kỹ thuật hàn thông thường xuống 90%. Viện Kỹ thuật Quy trình của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã tạo ra một buồng đốt vật liệu được phân loại chức năng có chức năng có hệ số giãn nở nhiệt 0,1% ở nhiệt độ cao 1200 độ. Nó kéo dài hơn ba lần so với vật liệu truyền thống.
2. Trong khu vực năng lượng mới
Nhóm Linde tạo ra các bể chứa hydro áp lực cao - ra khỏi hợp kim titan bằng công nghệ ống kính trong kinh doanh năng lượng hydro. Trọng lượng được cắt giảm 35% và mật độ lưu trữ hydro được nâng lên 6,2WT%, cao hơn 40% so với những chiếc bể chứa thép thông thường có thể giữ được. Trong lĩnh vực năng lượng gió, Vestas đã tạo ra 3D - Các đầu nối tháp hợp kim nhôm được in làm cho các tháp nhẹ hơn trong khi giữ cho chúng mạnh mẽ. Điều này cắt giảm lượng khí thải carbon dioxide lên tới 12 tấn mỗi năm cho mỗi tuabin gió.
Thị trường sửa chữa thiết bị phát điện địa nhiệt đã trở thành một lĩnh vực phát triển mới. Công ty địa nhiệt Iceland đã sử dụng công nghệ DED để cố định rôto tuabin. Chi phí sửa chữa chỉ là 30% chi phí nhận được các bộ phận mới và thời gian cần thiết để thực hiện bảo trì đã giảm từ 21 ngày xuống còn 72 giờ.
3, ba điều chính tạo ra các ứng dụng tỷ lệ lớn -
1. Tái thiết chi phí: Thay đổi "các mặt hàng thử nghiệm đắt tiền" thành "các tùy chọn giá cả phải chăng"
Đường cong giảm chi phí cho thiết bị là khá quan trọng. Ví dụ, giá của thiết bị SLM được sản xuất tại Trung Quốc đã giảm 40% so với các mô hình nước ngoài. Ngoài ra, chi phí của một BLT - Đơn vị hệ thống ba laser S400 đã được giữ dưới 5 triệu nhân dân tệ. Tỷ lệ thu hồi bột hợp kim Titanium của công nghiệp sắt và thép Hà Lan Liên minh thông minh là 98%và bột được tái tạo đáp ứng tiêu chuẩn ASTM F3001. Đây là một ví dụ tốt về cách thiết lập một hệ thống tái chế vật liệu. Mỗi tấn bột tái chế có thể cắt giảm khi khai thác quặng chính bằng 12 tấn.
2.
Hệ thống kiểm soát chất lượng 9 bước của Siemens Energy đã thực hiện quá trình làm cho các phần in 3D 99,97% ổn định và tổng thời gian hoạt động của các bộ phận tuabin khí của nó đã tăng hơn 1,5 triệu giờ. Quá trình nhận được chứng nhận ngành đang tăng tốc. Thông số kỹ thuật của ASME BPVC hiện có một điều khoản cho chứng nhận thành phần in 3D và tiêu chuẩn API 6A hiện bao gồm sản xuất phụ gia trong phạm vi chứng nhận thiết bị giếng.
3. Làm việc cùng nhau cho môi trường: Từ "Đảo công nghệ" đến "Liên minh công nghiệp"
Nó trở nên phổ biến hơn cho các nhà sản xuất thiết bị và các công ty năng lượng hợp tác chặt chẽ với nhau. Nikon SLM Solutions và Siemens Energy đã làm việc cùng nhau trong một phòng thí nghiệm để sản xuất một gói quy trình cụ thể cho các tuabin khí. Điều này đã tăng tốc độ in của niken - Các bộ phận hợp kim dựa trên 25%. GH4169 Cao - Bột hợp kim nhiệt độ mà AVIC Maite và Bolite hoạt động cùng nhau đã giúp các lưỡi tuabin khí có thể kéo dài 95% miễn là chúng được rèn.
4, Con đường thử thách và đột phá
1. Roadblock kỹ thuật
Chúng ta vẫn cần tìm ra cách tạo đa - công việc in vật liệu với kim loại. Công nghệ in bimetallic được tạo ra bởi doanh nghiệp EOS có thể tạo ra các khớp giữa các vật liệu khác nhau mạnh hơn 92% so với vật liệu cơ bản. Điều này là có thể bởi vì công ty có thể quản lý cẩn thận ranh giới hợp nhất giữa niken - Hợp kim dựa trên và thép không gỉ.
2. Hợp tác công nghiệp
Xây dựng mạng lưới sản xuất phân tán đang trở nên rất quan trọng. Nền tảng kinh doanh kỹ thuật số của Siemens Energy đã liên kết 50 nhà cung cấp được công nhận từ khắp nơi trên thế giới và sử dụng công nghệ blockchain để chia sẻ các thông số in trên các doanh nghiệp. Điều này đã dẫn đến tính nhất quán 99,2% của các thành phần trong môi trường nhà cung cấp đa -.
3. Phát triển tài năng
Có một khoảng cách tài năng lớn trong DFAM (thiết kế cho sản xuất phụ gia). Sử dụng các công cụ tối ưu hóa cấu trúc liên kết, nhóm thiết kế phụ gia của Siemens Energy đã cắt giảm số lượng các mảnh trong các thành phần tuabin khí xuống 80% và lượng luồng không khí làm mát xuống 30%.