Vai metāla 3D drukāšanu var plaši izmantot enerģētikas nozarē?

一, tehnoloģiskais izrāviens: lēciens no laboratorijas uz rūpniecību
Kopš idejas parMetāla 3D drukāšanaNāca astoņdesmitajos gados, tas ir kļuvis par trim galvenajām tehnoloģiskajām sistēmām: pulvera gultnes kausēšanu (PBF), virzītu enerģijas nogulsnēšanos (DED) un saistvielu strūklu (BJT). Selektīvā lāzera kušanas (SLM) tehnoloģija ir kļuvusi par vispopulārāko metodi enerģijas apgabalā, jo tai ir blīvums pārsniedz 99% un tas ir precīzs līdz mikrometra līmenim. Piemēram, Siemens Energy gāzes turbīnu degļi, kas izgatavoti ar SLM tehnoloģiju, apvieno 13 metinātus gabaliņus vienā struktūrā, kas trīskāršo to kalpošanas laiku un palielina materiāla daudzumu no 20% tradicionālajās metodēs līdz vairāk nekā 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, Enerģētikas nozares lietojumprogrammu grafiks: no galvenajām detaļām līdz sistēmas integrācijai
1. Vecais enerģijas nozare
Veidojot gāzes turbīnas, GE izmanto EBM tehnoloģiju, lai padarītu niķeļa - balstītu augstu - temperatūras sakausējuma turbīnu diskus. Šie diski uzlabo dzesēšanas efektivitāti par 15%, izmantojot režģa struktūras projektēšanu un ietaupot oglekļa dioksīda emisijas par vairāk nekā 5000 tonnām uz vienību gadā. Ar 90 rūpniecisko - 3D pakāpes printeriem Siemens Energy ir spējis masēt - radīt 400 enerģijas komponentu veidus. Katru gadu viņi izgatavo tūkstošiem būtisku detaļu, piemēram, sadegšanas kameru starplikas.
Westinghouse Electric ir izveidojis 3D - drukātu cirkonija sakausējuma apšuvuma cauruli kodolenerģijas aprīkojumam. Šai caurulei ir biomimētiskas režģa struktūra, kas padara 15% efektīvāku dzesēšanu un samazina mikroplaisas iespēju, kas var notikt tipisko metināšanas metožu laikā par 90%. Ķīnas Zinātņu akadēmijas procesa inženierijas institūts izgatavoja titāna/alumīnija funkcionāli šķirotu materiālu sadegšanas kameras starpliku, kura termiskās izplešanās koeficients ir 0,1% augstā temperatūrā 1200 grādu. Tas ilgst trīs reizes ilgāk nekā tradicionālie materiāli.
2. Jaunās enerģijas apgabalā
Linde Group izgatavo augstu - spiediena ūdeņraža uzglabāšanas tvertnes no titāna sakausējuma, izmantojot objektīva tehnoloģiju ūdeņraža enerģijas biznesā. Svars samazina par 35%, un ūdeņraža uzglabāšanas blīvums tiek paaugstināts līdz 6,2WT%, kas ir par 40% vairāk nekā tas, ko var turēt tipiskās tērauda uzglabāšanas tvertnes. Vēja enerģijas sfērā Vestas ir izveidojis 3D - drukātus alumīnija sakausējuma torņa savienotājus, kas padara torņus vieglākus, saglabājot tos stiprus. Tas katrai vēja turbīnai samazina oglekļa dioksīda emisijas līdz 12 tonnām gadā.
Ģeotermiskās enerģijas ražošanas aprīkojuma noteikšanas tirgus ir kļuvis par jaunu izaugsmes jomu. Islandes ģeotermiskais uzņēmums izmantoja DED tehnoloģiju turbīnu rotora salabošanai. Remonta izmaksas ir tikai 30% no jaunu detaļu iegūšanas izmaksām, un laiks, kas nepieciešams uzturēšanas veikšanai, ir samazinājies no 21 dienas līdz 72 stundām.
3, trīs galvenās lietas, kas padara iespējamas lielas - mēroga lietojumprogrammas
1. Izmaksu rekonstrukcija: "dārgu testa priekšmetu" maiņa uz "pieejamām iespējām"
Iekārtas izmaksu samazināšanas līkne ir diezgan svarīga. Piemēram, Ķīnā izgatavoto SLM aprīkojuma cena ir samazinājusies par 40%, salīdzinot ar ārvalstu modeļiem. Arī vienas BLT - S400 trīskāršās lāzera sistēmas vienības izmaksas ir saglabātas mazāk nekā 5 miljoni juaņu. Hebei dzelzs un tērauda rūpniecības inteliģentās savienības titāna sakausējuma pulvera reģenerācijas ātrums ir 98%, un atjaunotais pulveris atbilst ASTM F3001 standartam. Šis ir labs piemērs, kā iestatīt materiālu pārstrādes sistēmu. Katra pārstrādāta pulvera tonna var samazināt primārās rūdas ieguvi par 12 tonnām.
2. Liels solis uz priekšu standartizācijā: pārejot no "viena gabala pielāgošanas" uz "masveida ražošanu"
Siemens Energy 9 soļu kvalitātes kontroles sistēma ir padarījusi 3D drukāto daļu izgatavošanas procesu 99,97% stabilu, un kopējais gāzes turbīnu detaļu darbības laiks ir pagājis vairāk nekā 1,5 miljoni stundu. Nozares sertifikācijas iegūšanas process ir paātrināts. ASME BPVC specifikācijā tagad ir klauzula 3D drukāšanas komponentu sertifikācijai, un API 6A standartā tagad ir iekļauta piedevu ražošana urbuma galviņas aprīkojuma sertifikācijas jomā.
3. Darbs kopā videi: no "Tehnoloģiju salas" līdz "Rūpniecības aliansei"
Iekārtas ražotājiem un enerģijas firmām arvien biežāk jāstrādā cieši kopā. Nikon SLM risinājumi un Siemens Energy ir strādājuši laboratorijā, lai izveidotu īpašu procesa paketi gāzes turbīnām. Tas ir palielinājies par niķeļa - balstītu sakausējumu detaļu drukāšanu par 25%. GH4169 augstais - temperatūras sakausējuma pulveris, pie kura strādāja Avic Maite un Bolite, ir ļāvis gāzes turbīnu lāpstiņām ilgst 95%, kamēr viņi būtu viltoti.
4, izaicinājuma un izrāviena ceļš
1. Tehniskais ceļa bloks
Mums joprojām ir jāizdomā, kā padarīt Multi - materiālu drukāšanas darbu ar metāliem. EOS biznesa radītā bimetāla drukas tehnoloģija var izveidot savienojumus starp dažādiem materiāliem, kas ir 92% tikpat spēcīgi kā bāzes materiāls. Tas ir iespējams, jo uzņēmums var rūpīgi pārvaldīt saplūšanas robežu starp niķeļa - balstītiem sakausējumiem un nerūsējošo tēraudu.
2. rūpniecības sadarbība
Izplatītās ražošanas tīklu būvēšana kļūst ļoti svarīga. Siemens Energy digitālā biznesa platforma ir sasaistījusi 50 atzītus piegādātājus no visas pasaules un izmantoja blockchain tehnoloģiju, lai dalītos drukāšanas parametros dažādos uzņēmumos. Tas ir novedis līdz 99,2% komponentu konsekvenci vairāku - piegādātāja vidē.
3. Talanta attīstīšana
DFAM ir liela talantu plaisa (piedevu ražošanas dizains). Izmantojot topoloģijas optimizācijas rīkus, Siemens Energy piedevu dizaina komanda ir samazinājusi gabalu skaitu gāzes turbīnu komponentos par 80% un dzesēšanas gaisa plūsmas daudzumu par 30%.