Kakšne so potencialne aplikacije kovinskega 3D -tiskanja v prihodnji energetski industriji?

1. Polje jedrske energije: "Jedro" tehnologija prebije meje tradicionalne proizvodnje
Komponente v jedrskih elektrarnah morajo biti zelo zanesljive. Morajo biti sposobni nastopati v zelo ostrih situacijah, kot so visoke temperature, visoki pritiski in močno sevanje. Pri izdelavi zapletenih konstrukcij pretočnih kanalov imajo tradicionalne metode težave s postopkom. Vendarkovinski 3D tiskanjeTehnologija lahko naredi integrirano oblikovanje tako, da skupaj zliva plasti. Na primer, rotor črpalke hladilne tekočine jedrske reaktorja, izdelane s tehnologijo taljenja elektronskih žarkov (EBM), ima notranji hladilni kanal, ki je širok le 2 mm. Težko je narediti strukture s to stopnjo natančnosti z uporabo standardnih metod vlivanja. Ključnega pomena je, da izboljšanje topološke strukture naredi 3D -tiskani rotor za 30% lažji od standardnih modelov in poveča učinkovitost hlajenja za 15% pri isti moči.
Kovinsko 3D tiskanje spodbuja razvoj cevi za obloge cirkonijeve zlitine v ciklu jedrskega goriva. Za izdelavo tradicionalnih cevi za cirkonijeve zlitine je potrebnih več prehodov hladnega valjanja in žarjenja. Vendar lahko tehnologija 3D tiskanja naredi tanke - stenske cevi z debelino stene takoj 0,3 mm, z nastavljivo orientacijo zrnja in 40% boljše upornosti sevanja. Do leta 2030 se določena jedrska energija upa, da bo lahko za poslovanje uporabila prvo 3D -tiskano pilotsko linijo cirkonijeve zlitine.
2. Industrija vodika je ključno orodje za reševanje "nemogočega trikotnika".
Podjetje za energijo vodika je v nasprotju z "nemogočega trikotnika" varnosti, stroškov in učinkovitosti. Kovinska tehnologija 3D tiskanja ponuja prelomni odgovor s spremembo materialov in optimizacijo strukture. Bipolarna plošča je najpomembnejši del elektrolizatorjev membrane protonske izmenjave, ki vodik iz vode. Njegova zasnova pretočnega kanala ima neposreden vpliv na to, kako učinkovito nastaja vodik. Težko je dobiti mikrometer - natančnost nivoja kanala s tradicionalnimi metodami žigosanja. Toda 3D -tiskane bipolarne plošče titanijeve zlitine lahko zmanjšajo širino kanala z 1 mm na 0,2 mm, zaradi česar je elektroliza 8% učinkovitejša. Novo energetsko podjetje je znižalo stroške izdelave bipolarnih plošč za 60% z uporabo tehnologije 3D tiskanja. En sam rezervoar lahko zdaj naredi več kot 1000Nm³/h vodika.
Tehnologija 3D tiskanja ustvarja visoko - tlačni plinski rezervoarji za shranjevanje vodika, kar je velik korak naprej v postopku shranjevanja vodika. Z uporabo topološke optimizacijske zasnove lahko kovinska notranja stena debelina rezervoarjev za shranjevanje ogljikovih vlaken razrežemo z 8 mm na 5 mm. To ohranja tlačno zmogljivost rezervoarjev pri 70MPa in poveča gostoto shranjevanja vodika na enoto mase za 15%. Še bolj impresivno je, da lahko tehnologija 3D tiskanja spremeni različne materiale od enega v drugega, tako da tiskanje tantalum premaz na vrhu podloge iz titanijeve zlitine. To zmanjšuje tveganje za krmiljenje vodika za 90% in podaljša življenjsko dobo skladiščnih rezervoarjev na 20 let.
3. Obnovljiva energija: Spreminjanje načina izdelave opreme za čisto energijo
V svetu vetrne moči se kovinski 3D tiskanje znebi problema, da so stvari, ki so tako velike in lahke. Na primer, standardne metode kovanja potrebujejo 120 ton jeklenih ingotov, da se glavna gred 15MW obalne vetrne turbine, vendar uporabljajo le manj kot 40% materiala. Toda tehnologija 3D tiskanja uporablja strukturo votla gradienta, ki lahko zniža težo glavne gredi s 45 ton na 28 ton in z biomimetičnimi rešetkastimi ureditvami traja 2,3 -krat dlje od standardnih modelov. Največjo svetovno 3D -tiskarsko napravo SLM Metal je razvilo podjetje za vetrno energijo. En stroj lahko natisne krožne dele, ki so široki 2,5 metra, tovarna pa lahko vsako leto naredi dovolj delov za 500 vetrnih turbin.
Preboj v tehnologiji 3D tiskanja pomaga tudi fotonapetostnemu podjetju. Kovinski 3D tiskanje lahko naredi vzorce nanoskalnih elektrod pri proizvodnji perovskitnih celic. To zmanjšuje debelino svetlobe -, ki absorbira plast s 500nm na 200nm, kar poveča učinkovitost pretvorbe celic na več kot 33%{{8} d tiskarske tehnologije, lahko ustvari ukrivljene celične strukture, ki ne morejo tradicionalne metode fotolitografije, ki odpirajo nove načine za izdelavo integriranih fotovoltaik (BIPV). Skupina raziskovalcev je zasnovala prilagojena orodja za tiskanje tankih filmov Copper Indium Gallium Selenide (CIGS). To skrajša čas, ki ga prevzame za tiskanje enega samega celičnega kompozita od 72 ur na materiale na 8 ur.
4. Geotermalni razvoj: Kako priti v izdelava gesel v težkih pogojih
Orodja za vrtanje morajo biti sposobna prenesti zelo visoke temperature in korozijo, da bi ustvarila geotermalno elektriko. Pri 350 stopinjah bodo tradicionalni nikljevi - biti zlitine na osnovi vrtanja na osnovi pokvarjene zaradi korozije stresa v geotermalnih tekočinah. Vendar pa lahko tehnologija 3D tiskanja ustvari 0,5 mm debelo ojačitveno molibdensko zlitino na površini vrtalnega bita z zasnovo gradienta kompozicije. To zviša delovno temperaturo na 500 stopinj in potroji življenjsko dobo. Ko je podjetje za razvoj geotermalnega razvoja začelo uporabljati 3D natisnjene vrtalne koščke, so se stroški kopanja enojne vrtine znižali z 12 milijonov juana na 7,5 milijona juana in čas, ki je bil potreben za vrtanje, se je znižal za 40%.
V izboljšanih geotermalnih sistemih (EGS) 3D tiskanje pomaga pri gradnji pametnega umetnega toplotnega pomnilnika. Tiskanje vodilne plošče z drobnimi kanali vam omogoča, da natančno uravnavate, kje v formaciji teče injicirana voda. Zaradi tega je 25% učinkovitejše pri pridobivanju toplote. Še bolj inovativno je, da lahko tehnologija 3D tiskanja naredi orodja za dokončanje pametnih vrtin s senzorji, ki lahko spremljajo podatke o temperaturi in tlaku v realnem času, kar pomaga pri sprejemanju odločitev o upravljanju geotermalnih virov.