Виробництво складної структури: пробиття обмежень традиційної майстерності
Обладнання в енергетичній промисловості, таких як ключові компоненти платформ для буріння нафти, складні конструкції леза вітрових турбін та точні системи трубопроводів всередині атомних електростанцій, часто мають надзвичайно складні геометричні форми та внутрішні конструкції. Традиційні виробничі процеси, такі як кастинг, кування та обробка, стикаються з багатьма труднощами у виготовленні цих складних конструкцій. Процес кастингу важко точно контролювати утворення складних внутрішніх структур і схильний до таких дефектів, як пористість та усадка; Процес кування важко обробити компоненти зі складними формами, а швидкість використання матеріалу низька; Механічна обробка може призвести до неповної обробки завдяки неможливості ріжучих інструментів для досягнення певних деталей.
Металева технологія 3D -друку приймає шар шляхом методу формування шару, без необхідності форм, і може безпосередньо виготовляти компоненти зі складними внутрішніми каналами, нерегулярними структурами та інтегрованими конструкціями. Наприклад, взявши інструменти для вилучення масла, традиційні інструменти свердловини зазвичай збираються з декількох частин, що не тільки збільшує процес складання та вартість, але й може спричинити такі проблеми, як погана герметизація та концентрація напруги в точках з'єднання. Використовуючи металеву технологію 3D -друку, снижні інструменти зі складними внутрішніми каналами потоку та інтегрованими структурами можуть бути виготовлені за один GO, такі як клапани управління потоком для інтелектуальних систем завершення. Ця інтегрована конструкція зменшує кількість частин та точок з'єднання, покращує герметизацію та надійність інструменту та оптимізує внутрішню структуру потокового каналу, роблячи потік рідини всередині інструменту більш плавним та підвищуючи ефективність вилучення нафти.
У полі виробництва вітроенергетики кореневі з'єднувачі лопатей вітрогенераторів повинні протистояти величезному крутному моменті та згинальних моментах, а їх структурна складність надзвичайно висока. Традиційні методи виготовлення важко досягти інтегрованого виробництва складних арматурних ребер та каналів охолодження всередині з'єднувача. Металева технологія 3D -друку може точно виготовляти кореневі з'єднувачі з оптимізованою внутрішньою структурою відповідно до вимог до проектування лопатей. За допомогою розумного зміцнення макета ребер можна покращити міцність і жорсткість з'єднувачів. У той же час, внутрішні канали охолодження можуть ефективно знизити температуру з'єднувачів під час роботи, продовжуючи термін служби.
Легкий дизайн: Поліпшення енергоефективності
Енергетична промисловість має суворі вимоги щодо ваги обладнання, особливо в галузі аерокосмічної енергії, виробництва вітроенергетики та зарядних засобів для електромобілів. Більш важке обладнання збільшить споживання енергії, знизить ефективність транспортування та може вплинути на продуктивність та надійність обладнання. Металева технологія 3D -друку в поєднанні з оптимізацією топології та конструкцією структури решітки може досягти легких компонентів енергетичного обладнання.
Оптимізація топології - це математичний метод, заснований на аналізі кінцевих елементів, який може ітеративно видаляти матеріали, які менше сприяють структурному навантаженню - підшипнику в межах заданого простору проектування, тим самим отримуючи структуру, яка відповідає обома механічним вимогам продуктивності і є найлегшою вазі. Використовуючи металеву технологію 3D -друку та поєднуючи алгоритми оптимізації топології, легкий дизайн може бути досягнуто для таких компонентів, як корпус коробки передач вітрогенераторів та леза літальних двигунів. Наприклад, при проектуванні лопатей двигуна літака, оптимізація топології може видалити непотрібні матеріали з лопатей та дизайнерські лопаті зі складними внутрішніми порожнистими конструкціями. Ця порожниста структура не тільки знижує вагу лопатей, але й покращує їх навантаження - підшипник та термін втоми шляхом оптимізації розподілу стресу. Відповідно до тих же вимог до тяги, 3D -друковані легкі лопатки можуть зменшити споживання палива літальних двигунів та підвищити енергоефективність.
Структура решітки - це три розмірна структура -, що складається з повторюваних одиниць з періодичним розташуванням, яка має високу специфічну міцність, високу специфічну жорсткість та хороші характеристики поглинання енергії. Металевий 3D -друк може точно виготовляти різні складні конструкції решітки, які застосовуються до конструкційних компонентів енергетичного обладнання. Введення конструкції решітки в конструкцію оболонки зарядних станцій електричного транспортного засобу може мінімізувати використання матеріалу та досягти легкої конструкції, забезпечуючи при цьому міцність оболонки. У той же час, конструкція решітки також може покращити показники розсіювання тепла в оболонці, зменшити накопичення тепла, що утворюється в процесі зарядки, та забезпечити стабільну роботу станції зарядки.
Індивідуальне виробництво: задоволення різноманітних потреб
Енергетична промисловість має широкий спектр сценаріїв застосування, з різними умовами вітру, геологічними умовами, потребами в енергії та конкретними технічними вимогами для клієнтів у різних регіонах. Тому також існує різноманітність попиту на продуктивність та структурні компоненти енергетичного обладнання. Традиційні виробничі процеси, як правило, приймають велику модель виробництва масштабу -, що ускладнює швидке та гнучко задовольняти ці індивідуальні потреби.
Металева технологія 3D -друку має високу гнучкість та можливості налаштування, і може швидко виготовляти компоненти персоналізованих енергетичних обладнання відповідно до конкретних потреб клієнтів. У розвитку океанської енергії існують значні відмінності в температурі морської води, солоності, швидкості потоку та інших умов у різних морських районах, які потребують різних продуктивних та структурних вимог до обладнання для виробництва енергії океану. Використовуючи металеву технологію 3D -друку, можна налаштувати та виготовити лопатки обладнання для виробництва енергії океану зі спеціальними формами та обробкою поверхневих засобів на основі екологічних характеристик конкретних морських районів, щоб підвищити ефективність перетворення енергії. Наприклад, у глибоких - морських районах, де швидкість потоку води висока, 3D -друк може бути використаний для виготовлення лопатей з більшими кутами атаки та кращою впорядкованою формою для адаптації до високої -} швидкості потоку води та підвищення ефективності виробництва електроенергії.
Для деяких малих або спеціальних - цілей енергетичних пристроїв, таких як мікро турбіни в розподілених системах виробництва енергії вітру та спеціальні теплообмінники в геотермальній виробництві електроенергії, 3D -друк може налаштувати та виготовляти невеликі, ефективні та адаптовані компоненти відповідно до їх конкретного простору та продуктивності. Цей індивідуальний метод виробництва може не тільки задовольнити потреби різних клієнтів, але й скоротити цикл розробки продуктів та підвищити конкурентоспроможність ринку.