L'impression métal 3D peut-elle modifier le mode de production de l'industrie de l'énergie?

Développement de dépassement: un progrès technologique des laboratoires aux sites industriels
La capacité deImpression en métal 3DPour combiner la conception et la fabrication, c'est son principal avantage. Alors que l'impression 3D métallique transforme immédiatement les modèles numériques 3D en pièces physiques en empilant des poudres métalliques ou des fils de couche par couche, la production traditionnelle d'équipement énergétique nécessite des procédures complexes, notamment le développement de moisissures, le traitement multiprocesse, l'assemblage et le soudage. Par exemple, dans l'industrie de l'énergie nucléaire, le laboratoire national d'Oak Ridge aux États-Unis a démontré l'avantage d'efficacité de la technologie de dépôt d'énergie (DED) dirigé dans la production de composants dans des environnements difficiles en complétant un prototype de base de réacteur en trois mois qui aurait pris deux ans à fabriquer en utilisant des méthodes conventionnelles.
L'itération technologique a surmonté des contraintes précoces en termes d'adaptabilité matérielle. Le processus d'agent de liaison (BJT) a réussi à imprimer le nickel - haut de gamme - les lames en alliage de température avec une densité de 99,5% en optimisant les paramètres de frittage, répondant aux exigences d'environnement de température élevées - des turbines de gaz à 1200 degrés. La technologie de fusion des faisceaux d'électrons (EBM) peut traiter les métaux réfractaires comme le tungstène et le molybdène, réduisant le cycle de fabrication des tubes de revêtement de carburant nucléaire de 60%. Le système d'impression Green Laser Metal 3D est plus notable créé par XiHe Additive, qui fabrique efficacement des pièces essentielles telles que les connecteurs électriques et les structures de dissipation de chaleur moteur, surmontant la barrière technique de la haute réflectivité des matériaux de cuivre purs et offrant une solution de rupture - pour la gestion thermique des systèmes d'entraînement électrique dans de nouveaux véhicules énergétiques.
La fin du changement de paradigme dans la production d'énergie
L'impression métal 3D résout le problème du "triangle impossible" qui a longtemps affligé le secteur de l'énergie conventionnel: trouver un équilibre entre le coût, l'efficacité et la qualité. La société tchèque d'énergie nucléaire Š Koda JS a utilisé une grande imprimante 3D métallique pour produire une tête de vaisseau de pression de réacteur nucléaire de 600 kg en 48 heures, ce qui permet d'économiser 72% du temps par rapport au processus traditionnel de casting, lors de la perturbation de la chaîne d'approvisionnement provoquée par le conflit de la Russie -. Les entreprises énergétiques peuvent remplacer rapidement les composants critiques sur le site - et éliminer leur dépendance à des usines centralisées grâce à ce concept de "fabrication distribuée".
Les nouveaux développements dans la technologie des énergies renouvelables sont plus perturbateurs. Avec la création de la première bibliothèque numérique imprimée en 3D pour les éoliennes de l'histoire, Vestas Wind Systems a permis à toutes les usines d'utiliser l'imprimante de fibre de carbone X7 Markforged pour créer des connecteurs à lame uniformes. En produisant plus de 100 000 pièces par an, le taux de défaillance est passé de 3,2% à 0,5%. La structure plate des panneaux solaires de silicium cristalline conventionnels est l'une des limites de la technologie d'impression 3D dans le domaine de l'énergie solaire. L'efficacité de capture de lumière par unité de zone est augmentée de 23% en utilisant une conception de support qui ressemble à un arbre biomimétique. Lorsqu'il est utilisé en conjonction avec une technologie de verre mince ultra - imprimée, il encourage une diminution de 40% du poids du module solaire.
Les systèmes de stockage d'énergie subissent une micro-révolution
L'influence de l'impression métal 3D sur le secteur de l'énergie s'étend bien au-delà de la production de grands composants en raison de sa capacité à modifier les microstructures, qui repoussent les limites de la technologie de stockage d'énergie. Les chercheurs peuvent personnaliser avec précision la structure des pores des électrodes de batterie au lithium - en utilisant la technologie sélective de fusion laser (SLM), qui triplera la vitesse de charge; La conception de canal de plaque bipolaire bipolaire 3D - dans les batteries de flux augmente l'utilisation de l'électrolyte de 18% et dépasse 45Wh / L dans la densité d'énergie du système.
L'innovation dans la technologie de batterie de l'état solide - est encore plus étonnante. En régulant la taille des canaux ioniques intercouches, la méthode d'impression 3D de l'électrolyte Solid - créé en partenariat avec des systèmes 3D et Toyota augmente la conductivité de la température ambiante à 10 ms / cm, correspondant à celle des électrolytes liquides commerciaux. L'impression métal 3D est un outil essentiel pour surmonter les contraintes physiques de la technologie du stockage d'énergie, car elle peut gérer les structures du niveau atomique au niveau macroscopique.
Reconstruire l'écosystème et remodeler la chaîne industrielle
Le passage du secteur de l'énergie des «économies d'échelle» aux «économies de portée» est propulsé par l'impression 3D métal. Des composants structurels en alliage en titane pour les grands avions domestiques ont été produits par Platinum Technology. Le cycle de livraison a été raccourci de 18 mois à 3 mois et le nombre de pièces a été réduit de 127 à 1 par conception d'optimisation de la topologie. La logique de fabrication de la "structure complexe simplifiée" peut également être utilisée pour une conception d'équipement d'énergie légère. General Electric utilise des rotors de turbocompresseur imprimés en métal 3D dans les plates-formes d'huile offshore, ce qui augmente l'efficacité des compresseurs de GNL de 5 points de pourcentage et réduit le poids de 35% par rapport aux pièces forgées typiques.
La technologie est devenue encore plus populaire en raison de l'émergence de nouvelles formes comme la fabrication du cloud et la location d'équipement. Les sociétés d'énergie de taille petite et moyenne - peuvent désormais accéder à des capacités de fabrication finales élevées - sans avoir à faire des investissements importants grâce à l'impression 3D Metal 3D de Chuangxiang 3D en tant que plate-forme de service "; Siemens et la technologie Platinum ont collaboré pour développer un système industriel - qui passe le rendement d'impression de 68% à 92%, permet une analyse de couplage de champ multiphysique et intègre un logiciel de simulation de processus indépendant. Les restrictions en capital de la fabrication d'équipements énergétiques traditionnelles sont en cours de panne par ce service axé sur le service -.