Care sunt aplicațiile potențiale ale imprimării metalice 3D în viitoarea industrie energetică?

1. Câmpul energetic nuclear: tehnologia „Core” se trece prin limitele producției tradiționale
Componentele din centralele nucleare trebuie să fie foarte fiabile. Ei trebuie să poată efectua în situații foarte dure, cum ar fi temperaturi ridicate, presiuni ridicate și radiații puternice. Atunci când se fac construcții complexe de canale de flux, metodele tradiționale au probleme cu procedura. Cu toate acestea,Imprimare metalică 3DTehnologia poate face modelarea integrată prin fuzionarea straturilor împreună. De exemplu, rotorul unei pompe de răcire a reactorului nuclear realizat cu tehnologia de topire a fasciculului de electroni (EBM) are un canal de răcire intern care are doar 2 mm lățime. Este greu să faci structuri cu acest nivel de precizie folosind metode de turnare standard. Mai crucial, îmbunătățirea structurii de topologie face ca rotorul tipărit 3D să fie mai ușor decât proiectările standard și crește eficiența de răcire cu 15% la aceeași putere.
Imprimarea metalică 3D împinge dezvoltarea tuburilor de placare a aliajului de zirconiu în ciclul combustibilului nuclear. Este nevoie de mai multe pase de rulare rece și recoacere pentru a face tuburi tradiționale din aliaj de zirconiu. Cu toate acestea, tehnologia de imprimare 3D poate face tuburi subțiri - cu o grosime de perete de 0,3 mm imediat, cu orientare reglabilă a cerealelor și o rezistență de umflare a radiațiilor cu 40% mai bună. Până în 2030, o anumită companie nucleară de energie nucleară speră să poată utiliza prima linie de producție pilot pentru aliaj de zirconiu tipărit 3D din lume.
2. Industria hidrogenului este un instrument cheie pentru rezolvarea „triunghiului imposibil”.
Activitatea de energie a hidrogenului este față de „triunghiul imposibil” de siguranță, cost și eficiență. Tehnologia de imprimare metalică 3D oferă un răspuns avansat prin schimbarea materialelor și optimizarea structurii. Placa bipolară este cea mai importantă parte a electrolizoarelor cu membrană de schimb de protoni care fac hidrogen din apă. Proiectarea canalului său de flux are un impact direct asupra cât de eficient se face hidrogen. Este greu să obțineți micrometrul - Precizia canalului la nivel cu metodele tradiționale de ștampilare. Dar plăcile bipolare din aliaj de titan tipărit 3D pot reduce lățimea canalului de la 1mm la 0,2 mm, ceea ce face ca electroliza cu 8% mai eficientă. O nouă companie de energie a redus costurile de realizare a plăcilor bipolare cu 60% folosind tehnologia de imprimare 3D. Un singur rezervor poate acum să facă mai mult de 1000nm³/h de hidrogen.
Tehnologia de imprimare 3D crește - rezervoare de stocare a hidrogenului cu gaz sub presiune mai ușoare, ceea ce reprezintă un mare pas înainte în procesul de stocare a hidrogenului. Folosind designul de optimizare a topologiei, grosimea metalică a peretelui interior a rezervoarelor de depozitare învelite din fibră de carbon poate fi tăiată de la 8mm la 5mm. Aceasta menține capacitatea de presiune a rezervoarelor la 70MPa și crește densitatea de depozitare a hidrogenului pe unitatea de masă cu 15%. Este și mai impresionant faptul că tehnologia de imprimare 3D poate face ca diferitele materiale să se schimbe de la unul la altul, cum ar fi imprimarea unui acoperire cu tantalum pe partea de sus a unei căptușeală din aliaj de titan. Aceasta scade riscul de îmbrățișare a hidrogenului cu 90% și prelungește durata de viață a rezervoarelor de depozitare la 20 de ani.
3. Energie regenerabilă: Schimbarea modului în care se fac echipamentul curat de energie
În lumea puterii eoliene, imprimarea metalică 3D devine de problema de a avea lucruri care sunt atât mari, cât și ușoare. De exemplu, metodele de forjare standard au nevoie de 120 de tone de lingouri de oțel pentru a face arborele principal al unei turbine eoliene offshore de 15MW, dar folosesc doar mai puțin de 40% din material. Dar tehnologia de imprimare 3D folosește o structură de gradient gol care poate scădea greutatea arborelui principal de la 45 de tone la 28 de tone și o poate face să dureze de 2,3 ori mai mult decât proiectele standard prin aranjamente biomimetice. Cea mai mare fabrică de imprimare 3D SLM Metal din lume a fost dezvoltată de o companie eoliană. O mașină poate imprima piese circulare cu 2,5 metri lățime, iar fabrica poate face suficiente piese pentru 500 de turbine eoliene în fiecare an.
Descoperirea tehnologiei de imprimare 3D ajută, de asemenea, afacerea fotovoltaică. Imprimarea metalică 3D poate face modele de electrozi la nano -scală în producerea de celule perovskite. Aceasta reduce grosimea luminii - strat de absorbție de la 500nm la 200 nm, ceea ce crește eficiența conversiei celulelor la peste 33%. 3 D Tehnologia de imprimare poate face structuri celulare curbate pe care metodele tradiționale de fotolitografie nu le pot face, ceea ce deschide noi modalități de a face fotovoltaice integrate (BIPV). Un grup de cercetători a conceput instrumente personalizate pentru imprimarea filmelor subțiri de selenidă de galiu de cupru (CIGS). Acest lucru reduce timpul necesar pentru a imprima un singur compat de celule de la 72 de ore la materiale la 8 ore.
4. Dezvoltare geotermală: Cum să intri în parolele de fabricație în condiții dificile
Instrumentele de foraj trebuie să poată rezista la temperaturi și coroziune foarte ridicate pentru a genera electricitate geotermală. La 350 de grade, biți de foraj din aliaj pe bază de nichel -}}- din cauza coroziunii stresului în lichidele geotermale. Cu toate acestea, tehnologia de imprimare 3D poate crea un strat de întărire a aliajului de molibden de tungsten de 0,5 mm de 0,5 mm pe suprafața bitului de burghiu prin designul gradientului de compoziție. Acest lucru crește temperatura de lucru la 500 de grade și triplă durata de viață a serviciului. Când o companie de dezvoltare geotermală a început să utilizeze biți de foraj tipărite 3D, costul săpării unui singur puț a scăzut de la 12 milioane de yuani la 7,5 milioane de yuani, iar timpul necesar pentru a găuri puțul a scăzut cu 40%.
În sistemele geotermale îmbunătățite (EGS), imprimarea 3D ajută la construirea de stocare termică artificială inteligentă. Imprimarea unei plăci de ghidare cu canale minuscule vă permite să reglați exact unde curge apa injectată în formare. Acest lucru face cu 25% mai eficient la extragerea căldurii. Ceea ce este și mai inovator este faptul că tehnologia de imprimare 3D poate face instrumente inteligente de finalizare a puțurilor cu senzori care pot urmări datele de temperatură și presiune în timp real, contribuind la luarea deciziilor cu privire la modul de gestionare a resurselor geotermale.