Які потенційні застосування металевого 3D -друку в майбутній енергетичній галузі?

1. Технологія ядерної енергії: "Core" проривається через межі традиційного виробництва
Компоненти в атомних електростанціях повинні бути дуже надійними. Вони повинні мати можливість виступати в дуже суворих ситуаціях, як високі температури, високий тиск та потужне випромінювання. При складанні складних конструкцій потокових каналів традиційні методи мають проблеми з процедурою. Однакметалевий 3D -друкТехнологія може робити інтегроване ліплення шляхом злиття шарів разом. Наприклад, крильчатка насоса охолоджуючої рідини ядерного реактора, виготовлена ​​за допомогою технології плавлення електронного променя (EBM), має внутрішній канал охолодження, який має лише 2 мм шириною. Важко зробити структури з таким рівнем точності за допомогою стандартних методів лиття. Більш важливо, що вдосконалення структури топології робить 3D -друковане робоче колесо на 30% легшим, ніж стандартні конструкції, і підвищує ефективність охолодження на 15% при одній потужності.
Металевий 3D -друк підштовхує розвиток трубки з цирконієвим сплавом у циклі ядерного палива. Для виготовлення традиційних труб з цирконієвого сплаву потрібно кілька проходів холодного прокатки та відпалу. Однак технологія 3D-друку може зробити тонкостінні трубки з товщиною стінки 0,3 мм негайно, з регульованою орієнтацією зерна та 40% кращим опір випромінювання. До 2030 року певна компанія з ядерної енергетики сподівається мати можливість використовувати першу в світі 3D -друковану пілотну лінію пілотної трубки для бізнесу для бізнесу.
2. Воднева промисловість є ключовим інструментом для вирішення "неможливого трикутника".
Бізнес з енергетики водню проти "неможливого трикутника" безпеки, витрат та ефективності. Металева технологія друку 3D пропонує проривну відповідь, змінюючи матеріали та оптимізуючи структуру. Біполярна пластина є найважливішою частиною електролізерів протонного обміну, які роблять водню з води. Його конструкція потокового каналу має прямий вплив на те, наскільки ефективно здійснюється водень. Важко отримати точність каналу на рівні мікрометра з традиційними методами штампування. Але 3D -друковані біполярні пластини з титанового сплаву можуть зменшити ширину каналу від 1 мм до 0,2 мм, що робить електроліз на 8% більш ефективним. Нова енергетична компанія знизила витрати на виготовлення біполярних табличок на 60% за допомогою технології 3D -друку. Тепер один резервуар може зробити більше 1000 нмаластову/год водню.
Технологія 3D-друку робить резервуари для зберігання водню високого тиску легшими, що є великим кроком вперед у процесі зберігання водню. Використовуючи конструкцію оптимізації топології, металева внутрішня товщина стінки вуглецевих волокон резервуарів для зберігання може бути вирізана від 8 мм до 5 мм. Це зберігає здатність тиску резервуарів на рівні 70 мпА і збільшує щільність зберігання водню на одиницю маси на 15%. Ще більш вражає, що технологія 3D -друку може змусити різні матеріали змінюватись від одного на інший, такий друк танталум покриття у верхній частині лайнера з титанового сплаву. Це знижує ризик розвитку водню на 90% і продовжує термін експлуатації резервуарів для зберігання до 20 років.
3. Поновлювана енергія: зміна способу виготовлення чистого енергетичного обладнання
У світі вітроенергетики металевий 3D -друк позбавляється від проблеми, що виникають і великі, і легкі. Наприклад, стандартні методи кування потребують 120 тонн сталевих злиттів, щоб зробити основний вал вітрогенератора 15 МВт, але вони використовують лише менше 40% матеріалу. Але технологія 3D -друку використовує порожнисту градієнтну структуру, яка може знизити вагу основного валу з 45 тонн до 28 тонн і зробити його останнім на 2,3 рази довше, ніж стандартні конструкції за допомогою біоміметичних грат. Найбільший у світі металевий 3D -друкарський стан SLM був розроблений компанією з вітроенергетики. Одна машина може надрукувати кругові деталі, які знаходяться в ширину 2,5 метра, а завод може робити достатню частину деталей для 500 вітрових турбін щороку.
Прориви технології 3D -друку також допомагають фотоелектричному бізнесу. Металевий 3D -друк може зробити нанорозмірні електроди у виробництві клітин перовскіту. Це зменшує товщину світловознавчого шару від 500 нм до 200 нм, що збільшує ефективність перетворення клітин до понад 33%. 3 d технології друку може зробити вигнуті структури клітин, яких не можуть традиційні методи фотолітографії, що відкриває нові способи створення інтегрованої фотовултоїки (BIPV). Група дослідників розробила індивідуальні інструменти для друку мідних індієвих галію селеніду (CIGS) тонких плівок. Це скорочує час, який потрібен, щоб надрукувати один стільниковий комплекс від 72 годин до матеріалів до 8 годин.
4. Геотермальна розробка: як потрапити у виробничі паролі у важких умовах
Інструменти для буріння повинні мати можливість витримувати дуже високі температури та корозію, щоб виробляти геотермальну електроенергію. При 350 градусах традиційні свердловини на основі нікелю, швидше за все, тріскаються через стрес-корозію в геотермальних рідинах. Однак технологія 3D -друку може створити 0,5 -мм товщиною вольфраму молібдену -шару арматури на поверхні свердла через градієнт композиції. Це підвищує робочу температуру до 500 градусів і потроє термін служби. Коли компанія з геотермального розвитку почала використовувати 3D -друковані свердловини, вартість копання єдиного свердловини знизилася з 12 мільйонів юанів до 7,5 мільйонів юанів, і час, який знадобився, щоб свердловина знизився на 40%.
У вдосконалених геотермальних системах (EGS) 3D -друк допомагає створити розумне штучне термічне зберігання. Друк направляючої тарілки з крихітними каналами дозволяє регулювати саме там, де вкладена вода тече в формуванні. Це робить його на 25% більш ефективним при вилученні тепла. Що ще більш інноваційно - це те, що технологія 3D -друку може зробити розумні інструменти для завершення з датчиками, які можуть відслідковувати дані про температуру та тиск у режимі реального часу, допомагаючи приймати рішення про те, як керувати геотермальними ресурсами.