La plupart du temps, la technologie d'impression 3D métallique consiste en un dépôt d'énergie directe (comme la fusion de filets d'ingénierie laser LENS) et une fusion sur lit de poudre (telle que la fusion laser sélective SLM et la fusion par faisceau d'électrons EBM). La technologie de dépôt par énergie directe consiste à pulvériser du fil métallique ou de la poudre directement sur un substrat, à le faire fondre avec une source de chaleur et à le déposer pour construire une structure tridimensionnelle ; la technologie de fusion sur lit de poudre fait fondre sélectivement les couches de poudre métallique grâce à un faisceau d'énergie élevé - (laser ou faisceau d'électrons) ; l'empilement couche-par-couche forme un solide tridimensionnel-dimensionnel. Parmi les avantages majeurs de cette technologie figurent une grande liberté de conception, une grande capacité de fabrication pour des constructions difficiles, un taux d’utilisation de matériaux élevé et un cycle de production rapide.
Les faibles taux d’utilisation des matériaux résultent des techniques traditionnelles de traitement des métaux qui produisent souvent beaucoup de déchets et de rebuts. De plus, en utilisant uniquement les ressources nécessaires pour construire des objets, la technologie d'impression 3D métallique utilise une technique d'empilement couche par couche-par-, réduisant ainsi considérablement le gaspillage de matériaux. Par exemple, les méthodes conventionnelles peuvent nécessiter d'abord le moulage de l'ébauche entière, puis un traitement mécanique approfondi, et le taux d'utilisation du matériau peut être inférieur à 50 % lors de la fabrication de composants d'équipement énergétique avec des structures intérieures complexes. Basée sur des modèles de conception, la technologie d’impression 3D métal peut produire avec précision des pièces ; en outre, le taux d'utilisation des matériaux peut être augmenté pour atteindre plus de 80 à 90 %. L’utilisation de l’impression 3D métal peut permettre d’économiser chaque année de nombreuses dépenses en matériaux métalliques en prenant en compte certains joints de pipelines complexes dans les équipements nucléaires.
La technologie d’impression 3D métal peut raccourcir les processus de fabrication et d’assemblage des composants des équipements énergétiques. La fabrication traditionnelle typique nécessite plusieurs processus -fabrication de moules, moulage, forgeage, traitement mécanique et assemblage-, chacun nécessitant un investissement important en temps, en main-d'œuvre et en ressources matérielles. En combinant plusieurs composants en un seul tout, la technologie d'impression 3D peut réaliser un moulage intégré et minimiser le besoin de techniques d'assemblage et de connecteurs. Pour les éoliennes, par exemple, la fabrication conventionnelle de pales nécessite des composants fabriqués indépendamment, notamment la coque de la pale, la poutre et la plaque d'âme, puis les combinant. L'impression directe de lames intégrées avec des structures internes complexes et des formes optimales utilisant la technologie d'impression 3D métallique améliore non seulement les performances des lames, mais rationalise également le processus de fabrication et réduit les coûts de production.
Trois ici ont réduit les dépenses de fabrication et de maintenance des équipements.
La technologie d'impression 3D pour le métal peut générer des canaux de refroidissement et des structures intérieures complexes pour les composants des équipements énergétiques, améliorant ainsi les performances de dissipation thermique et la fiabilité de l'équipement et réduisant ainsi le risque de pannes d'équipement. Par exemple, les aubes de turbine imprimées en 3D-utilisées dans les turbines à gaz ont optimisé la conception des canaux de refroidissement qui peuvent réduire efficacement la température des aubes, prolonger la durée de vie des aubes et réduire les temps d'arrêt des équipements et les coûts de maintenance résultant de dommages aux aubes.
Entretien de l'équipement : la technologie d'impression 3D métallique peut fabriquer rapidement des pièces de rechange pour les composants cassés, raccourcir les cycles de maintenance et réduire les dépenses de maintenance pour la réparation et la réhabilitation de certains équipements énergétiques obsolètes. Par exemple, certains équipements importants des réacteurs nucléaires ont une durée de vie plus longue et leurs composants pourraient souffrir d’usure ou de corrosion. Les techniques de maintenance conventionnelles pourraient nécessiter des achats de pièces à l’étranger, ce qui non seulement coûte plus cher mais implique également un délai de livraison plus long. Les composants nécessaires peuvent être rapidement produits sur-site et l'équipement peut être rapidement restauré à son état normal grâce à la technologie d'impression 3D métallique.
Différents consommateurs ont des besoins variés en matière de spécifications, de performances et de conception des équipements énergétiques ; la demande du secteur énergétique est multiple et imprévisible. Les demandes de production personnalisées d'équipements énergétiques peuvent être satisfaites et la fabrication à la demande-réalisée grâce aux technologies d'impression 3D métallique. Sur la base des demandes des consommateurs, les entreprises peuvent créer des produits en-temps réel, évitant ainsi les retards de stock résultant de la production de masse et réduisant les dépenses de stock. Dans le domaine de la production d'énergie solaire, par exemple, les critères de conception des supports de panneaux solaires changent en fonction des circonstances des ressources en énergie solaire et de l'environnement d'installation dans diverses zones. Les supports appropriés peuvent être rapidement personnalisés en fonction de besoins particuliers grâce à l'impression métallique 3D, réduisant ainsi la pression sur les stocks et l'occupation du capital. Réduisez les dépenses de R&D et raccourcissez le cycle grâce à
Le développement d’équipements énergétiques dépend essentiellement d’un prototypage rapide. La production rapide de prototypes d’équipements rendue possible par l’impression 3D métallique aide le personnel de R&D à valider et à améliorer rapidement les conceptions, réduisant ainsi le cycle de R&D. La réduction de la fréquence des changements successifs et de la production d'essais pendant le processus de R&D permet de minimiser les dépenses de R&D. Par exemple, la technologie d'impression 3D peut créer rapidement des prototypes de pales avec différents schémas de conception pour les tests en soufflerie et l'évaluation des performances, ce qui permet de prendre une décision rapide sur le schéma de conception idéal et d'accélérer la mise sur le marché des nouvelles éoliennes.
Les types de matériaux désormais accessibles pour l’impression 3D métal sont quelque peu limités, et certains d’entre eux ne peuvent pas satisfaire complètement les besoins des équipements énergétiques dans des conditions exigeantes, notamment à haute température, haute pression et corrosion sévère.
Coût de l'équipement Le coût élevé de l'équipement d'impression 3D métal et de sa maintenance limite son utilisation générale dans le secteur de l'énergie.
Contrôle qualité : Les processus difficiles d'inspection et de contrôle de la qualité dans l'impression 3D métal peuvent entraîner des défauts tels que des pores et des fissures, qui compromettent la fiabilité et les performances des composants.
Spécifications standards : L’utilisation de la technologie d’impression 3D métal dans le secteur de l’énergie manque actuellement de normes et de spécifications cohérentes, ce qui produit une qualité de produit inégale et crée certains problèmes de certification et d’utilisation des produits.
Plan de réponse ; recherche et développement de matériaux : investissez davantage dans la recherche et le développement de matériaux d'impression 3D métalliques ainsi que dans de nouveaux matériaux haute-performance adaptés au secteur de l'énergie. Des méthodes telles que la modification des matériaux et l'alliage contribuent à augmenter la résistance, la résistance à la corrosion et la résistance aux températures élevées-des matériaux.
L'amélioration constante de la technologie des équipements d'impression 3D métal, l'amélioration de la vitesse d'impression, de la précision et de l'efficacité de production de l'équipement, et ainsi la réduction du coût de l'équipement sont obtenues. Renforcez simultanément la maintenance et la gestion des équipements pour augmenter leur fiabilité et leur stabilité.
Technologie de contrôle qualité : à l'aide de-technologies d'inspection de pointe, notamment les tests aux rayons X-, les tests par ultrasons, etc., créez un système d'inspection et de contrôle de qualité approfondi pour l'impression 3D métallique afin de surveiller et d'évaluer en permanence la qualité des composants pendant le processus d'impression.
Les groupes industriels, les instituts de recherche et les entreprises devraient accroître leur coopération pour créer conjointement des normes et des exigences pour l'impression 3D de métaux dans le secteur de l'énergie, garantissant ainsi la qualité et la sécurité des produits.