Може ли Metal 3D печат да се прилага широко в енергийната индустрия?

一, Технологичен пробив: скокът от лабораторията към индустрията
Тъй като идеята заМетален 3D печатДойде през 80 -те години, той се е развил в три основни технологични системи: топене на прахово легло (PBF), насочено отлагане на енергия (DED) и свързващо вещество (BJT). Селективната технология за лазерно топене (SLM) се превърна в най -популярния метод в областта на енергията, тъй като има плътност над 99% и е точна до нивото на микрометър. Например, газовите турбини на Siemens Energy, направени с SLM технология, комбинират 13 заварени парчета в една структура, която утроява живота им и повишава количеството материал, използван от 20% при традиционните методи до над 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, Графика на приложенията на енергийната индустрия: От ключови части до интеграция на системата
1. Старият енергиен сектор
Когато прави газови турбини, GE използва EBM технологията, за да направи никел -, базиран на високи - Температурна турбинна дискове. Тези дискове подобряват ефективността на охлаждане с 15% чрез дизайна на структурата на решетката и спестяват емисии на въглероден диоксид с повече от 5000 тона на единица годишно. Със своите 90 индустриални - клас 3D принтери, Siemens Energy успя да масови - произвежда 400 вида енергийни компоненти. Всяка година те правят хиляди основни части, като лайнери за горивна камера.
Westinghouse Electric създаде 3D - отпечатана тръба за облицовка на циркониева сплав за ядрено енергийно оборудване. Тази тръба има биомиметична решетка, която прави охлаждането с 15% по -ефективно и отрязва вероятността от микропукнатини, които могат да се случат по време на типичните техники за заваряване с 90%. Институтът за инженеринг на процеса на Китайската академия на науките направи титан/алуминиев функционално степенуван материал за изгаряне на материал, който има коефициент на термично разширение 0,1% при висока температура от 1200 градуса. Той трае три пъти по -дълго от традиционните материали.
2. В областта на новата енергия
Linde Group прави високи - резервоари за съхранение на водород от налягане от сплав от титан, използвайки технологията на обектива в бизнеса с водородна енергия. Теглото се намалява с 35%, а плътността на съхранението на водород се повишава до 6,2 wt%, което е 40% повече от това, което могат да държат типичните резервоари за съхранение на стомана. В сферата на вятърната енергия Vestas създаде 3D - отпечатани конектори на кулата на алуминиевата сплав, които правят кулите по -леки, като същевременно ги поддържат силни. Това намалява емисиите на въглероден диоксид с до 12 тона годишно за всяка вятърна турбина.
Пазарът за фиксиране на геотермално оборудване за производство на енергия се превърна в нова област на растеж. Iceland Geothermal Company използва DED технология за фиксиране на турбинния ротор. Разходите за ремонт са само 30% от разходите за получаване на нови части, а времето, необходимо за поддръжка, намаля от 21 дни до 72 часа.
3, трите основни неща, които правят възможни големи приложения -
1. Реконструкция на разходите: Промяна на „скъпи тестови артикули“ на „достъпни опции“
Кривата на намаляване на разходите за оборудването е доста важна. Например, цената на оборудването на SLM, направено в Китай, е спаднала с 40% в сравнение с чуждестранните модели. Също така, цената на един BLT - S400 Triple Laser System Unit е запазена под 5 милиона юана. Степента на възстановяване на прах от титанов сплав на интелигентния съюз на желязото и стоманата на Hebei е 98%, а пресъздаденият прах отговаря на стандарта ASTM F3001. Това е добър пример за това как да настроите система за рециклиране на материали. Всеки тон рециклиран прах може да намали добива на първична руда с 12 тона.
2. Голяма стъпка напред в стандартизацията: преминаване от „персонализиране на едно парче“ до „масово производство“
Системата за контрол на качеството на Siemens Energy на Siemens Energy направи процеса на създаване на 3D отпечатани части 99,97% стабилна, а общото работно време на неговите части за газови турбини е минало над 1,5 милиона часа. Процесът на получаване на сертифициране в индустрията е ускоряване. Спецификацията на ASME BPVC сега съдържа клауза за сертифициране на компоненти на 3D печат, а стандартът API 6A сега включва производство на добавки в обхвата на сертифицирането на оборудването на Wellhead.
3. Работа заедно за околната среда: от „Технологичен остров“ до „Алианс в индустрията“
Става все по -често срещан производителите на оборудване и енергийните фирми да работят в тясно сътрудничество. Nikon SLM Solutions и Siemens Energy са работили заедно в лаборатория за производство на специфичен процесен пакет за газови турбини. Това ускори отпечатването на никел - на базата на алуминиеви части с 25%. Температурната сплав с алонация GH4169 с височина -, върху който Avic Maite и Bolite са работили заедно, направи възможно остриетата на газовите турбини да издържат 95%, докато биха били подправени.
4, Път на предизвикателство и пробив
1. Техническо препятствие
Все още трябва да измислим как да направим Multi - материал за печат на материали с метали. Биметалната технология за печат, създадена от EOS Business, може да прави фуги между различни материали, които са 92% по -силни от основния материал. Това е възможно, тъй като компанията може внимателно да управлява границата на сливане между никел - сплави и неръждаема стомана.
2. Индустриално сътрудничество
Изграждането на мрежи за разпределено производство става много важно. Цифровата бизнес платформа на Siemens Energy свърза 50 признати доставчици от цял ​​свят и използва блокчейн технология за споделяне на параметри за печат в бизнеса. Това доведе до 99,2% консистенция на компонентите в мулти - доставчик.
3. Развитие на талант
В DFAM има голяма разлика в таланта (дизайн за производство на добавки). Използвайки инструментите за оптимизация на топологията, екипът за дизайн на Additive на Siemens Energy намали броя на парчетата в компонентите на газовата турбина с 80% и количеството на охлаждащия въздушен поток с 30%.