چگونه چاپ سه بعدی فلزی می تواند توسعه هوشمند تجهیزات انرژی را ارتقا بخشد؟

1. نوآوری مواد: ساخت موادی که تجهیزات انرژی هوشمند نیاز به کار دارند
چاپ سه بعدی فلزیفراتر از حد سیستم های مادی موجود است و به تجهیزات انرژی گزینه های دیگری که در شرایط سخت بهتر کار می کنند ، به تجهیزات انرژی می دهد. به عنوان مثال ، پروژه چاپ سه بعدی کشتی راکتور ACP100 ، که یک تلاش مشترک بین انستیتوی تحقیق و طراحی انرژی هسته ای چین و فناوری افزودنی جنوبی بود ، از فناوری افزودنی ذوب برقی برای ساخت آلیاژهای مبتنی بر نیکل استفاده می کند که 15 ٪ نسبت به اشعه سنتی مقاوم تر هستند. در عین حال ، در آرایه های سنسور- ساخته شده است که در زمان واقعی ، به شار نوترون و تغییر دما توجه می کند و پشتیبانی داده ها را برای کنترل هوشمندانه راکتورهای هسته ای ارائه می دهد.
Vestas از قالب های تیغه آلیاژ تیتانیوم چاپی 3D {1} چاپ شده در تجارت انرژی باد استفاده می کند. این قالبها نه تنها زمان لازم را برای ساختن تیغه ها از 6 ماه به 3 هفته کاهش می دهد ، بلکه به آنها اجازه می دهد تا قالب از طریق طراحی بهینه سازی توپولوژی به استرس واکنش نشان دهد. هنگامی که تیغه ها توسط بادهای شدید برخورد می کنند ، ساختار شبکه در داخل قالب از طریق تغییر شکل میکرو استرس را گسترش می دهد. این امر باعث می شود تجهیزات طولانی تر شود و به هشدارهای ایمنی ساختاری سیستم مدیریت سلامت توربین بادی می دهد.
نمونه های بسیاری از پیشرفت های تکنولوژیکی در قلمرو انرژی هیدروژن وجود دارد. دانشگاه منچستر یک مخزن ذخیره سازی کامپوزیت ماتریس نیکل گرافن 3D {2} چاپ شده تولید کرد که می تواند به طور هوشمندانه جذب هیدروژن و دفع را از طریق ساختار منافذ نانو کنترل کند. هنگامی که فشار درون مخزن ذخیره سازی خیلی زیاد می شود ، پوشش گرافن روی سطح مواد به طور خودکار یک شبکه رسانا را ایجاد می کند. این مکانیزم کاهش فشار را خاموش می کند. "سیستم دستگاه مواد" با سه سطح پاسخ هوشمند خود باعث می شود انتقال انرژی هیدروژن بسیار ایمن تر شود.
ترتیب نوآوری فن آوری: تغییر ژن هوشمند ساخت تجهیزات انرژی
چاپ سه بعدی فلزی بزرگترین راه برای تولید تجهیزات انرژی هوشمند از زمان داشتن ویژگی های "بومی دیجیتال" است. به عنوان مثال ، در تولید توربین های گازی ، Siemens Energy از فناوری SLM مشارکتی چند- استفاده می کند تا 18 لیزر را در یک دستگاه ترکیب کند. هوش مصنوعی مسیر اسکن را در زمان واقعی بهینه می کند ، و این شرکت می گوید این امر باعث می شود که تولید نیکل- مبتنی بر محفظه های احتراق SuperAlloys 40 ٪ کارآمدتر شود. مهمتر از همه ، سیستم دوقلوی دیجیتال به راحتی می تواند بیش از 2000 نقطه داده دما را که در طول چاپ ایجاد شده اند وارد کند. این امر به شما امکان می دهد تا یک مدل خستگی حرارتی برای کل زندگی محفظه احتراق بسازید ، که باعث می شود انجام نگهداری پیشگیرانه انجام شود.
چاپگر سه بعدی Metalfuse Metal Falefuse Raise3D می تواند وسایل پانل خورشیدی را با چگالی حداکثر 97 ٪ در زمینه فتوولتائیک بسازد. این کار را با استفاده از فناوری فیوز FFF و درمان پینتر کردن پست- انجام می دهد. ایده جدید این است که تراشه های RFID را مستقیماً در ساخت و سازهای وسایل قرار دهید. تراشه ها می توانند در حالی که نیروگاه های خورشیدی در حال کار هستند ، مواردی مانند دمای مؤلفه و جریان را پیگیری کنند. آنها می توانند این اطلاعات را از طریق اینترنت اشیاء به ابر ارسال کنند. اگر این سیستم ببیند که راندمان تولید برق در یک منطقه معین به طور غیر طبیعی در حال کاهش است ، به طور خودکار با استفاده از چاپ سه بعدی قطعات یدکی را شروع می کند. این یک سیستم حلقه بسته {{11} برای "نظارت بر ترمیم تشخیص" ایجاد می کند که هوشمندانه و آسان برای استفاده است.
تغییر هوشمندانه در نحوه ایجاد عناصر سوخت هسته ای به عنوان یک استاندارد بسیار مهمتر است. صندلی لوله پایین مونتاژ CAP 1400 ساخته شده توسط شرکت CNNC North با استفاده از فناوری SLM ممکن است با استفاده از PRE متاسفانه میزان جریان مایع خنک کننده را بر اساس قدرت راکتور تغییر دهد
3. دوقلوی دیجیتال: پیوند دادن به نصف النهار دستگاه های انرژی هوشمند
یک انقلاب "آینه دیجیتال" در تجهیزات انرژی اتفاق می افتد زیرا چاپ سه بعدی فلزی و فناوری دوقلوی دیجیتال به روش های جدید گرد هم می آیند. پلت فرم Predix GE سنسورهای فیبر نوری را در قطعات توربین گازی چاپی سه بعدی قرار می دهد ، که به آن اجازه می دهد 100000 نقطه داده را در زمان واقعی ضبط کرده و مدل های دیجیتالی را بسیار دقیق بسازند. این سیستم می تواند سیگنال های فیزیکی را با مدل های دیجیتال در 0.1 ثانیه مطابقت دهد وقتی دستگاه واقعی در حالی که کار می کند به طور غیر طبیعی ارتعاش می کند. این امر به آن اجازه می دهد تا ریشه مشکل را پیدا کرده و برنامه های تعمیر را ایجاد کند و 65 درصد از خرابی بدون برنامه ریزی را کاهش دهد.
پروژه آزمایشی چاپی سه بعدی وستاس در صنعت انرژی باد نشان می دهد که چگونه می توان از دوقلوهای دیجیتال در تجارت استفاده کرد. این سیستم می تواند پیش بینی کند که قطعات 72 ساعت قبل از آن شکسته و به طور خودکار تجهیزات چاپ سه بعدی را برای ساخت مدل های جدید با ایجاد یک مدل دیجیتالی هر توربین بادی با بیش از 2000 پارامتر ، همراه با داده های آب و هوایی و سوابق عملکرد و نگهداری گذشته ، برنامه ریزی می کنند. این روش هزینه های عملیاتی و نگهداری را 22 ٪ کاهش داده و تولید برق را در طی شش ماه از زمان عملکرد 3.8 ٪ افزایش می دهد.
استفاده از دوقلوهای دیجیتال در منطقه انرژی هسته ای بیشتر به جلو است. ابتکار عمل TCR در آزمایشگاه ملی اوک ریج در ایالات متحده می خواهد با بسیاری از زمینه های فیزیکی مانند حمل و نقل نوترون و هیدرولیک حرارتی ، با چاپ سه بعدی یک مدل از هسته راکتور ، یک دوقلو دیجیتالی بسازد. این سیستم می تواند 100،000 عملیات مختلف را شبیه سازی کند و به طور خودکار با بهترین استراتژی کنترل ارائه شود. این زمان انتظار را 40 ٪ کاهش می دهد و دوره چرخه سوخت را 25 ٪ افزایش می دهد و زمینه را برای عملیات هوشمند سیستم انرژی هسته ای نسل چهارم ایجاد می کند.
4. بوم شناسی صنعتی: ساخت شبکه ای از تجهیزات انرژی هوشمند که با هم کار می کنند
چاپ سه بعدی فلزی نحوه ساخت تجهیزات انرژی را تغییر می دهد و یک شبکه هوشمند از "سرویس ساخت طراحی" ایجاد می کند. کار ConocoPhillips در آلاسکا نمونه خوبی از این است: آنها یک کارگاه چاپ سه بعدی فلزی موبایل را تنظیم کرده اند و آن را با یک سیستم AI- محور برای پیش بینی تقاضای قطعات یدکی ترکیب کرده اند. این امر به آنها اجازه داده است تا شاخه های مشعل توربین گازی را به روشی هوشمندانه در منطقه خودشان بسازند. هنگامی که سنسور دستگاه می بیند که بخشی از آن فرسوده تر می شود ، سیستم به طور خودکار مدل سه بعدی را از موجودی دیجیتال فراخوانی می کند و نزدیکترین کارخانه چاپ را برای ساخت قطعات جدید تنظیم می کند. این زمان را برای پاسخ دادن به زنجیره تأمین از 30 هفته به 3 روز کاهش می دهد.
"شبکه چاپ سه بعدی توزیع شده" Longi Green Energy بیشتر برش- Edge در زمینه Photovoltaics است. این شرکت با استفاده از چاپگرهای Raise3D Pro3 Plus در نیروگاه های فتوولتائیک در سراسر جهان و ترکیب آنها با سیستم کنترل از راه دور Raisecloud ، "تولید محلی+برنامه ریزی جهانی" قطعات یدکی را انجام داده است. اگر جعبه محل اتصال یک نیروگاه شکسته شود ، سیستم ابتدا نزدیکترین گره چاپ سه بعدی را برای ساخت قطعات یدکی انتخاب می کند. در عین حال ، تجزیه و تحلیل دوقلوی دیجیتال از آنچه باعث مشکل شده است ، شروع می شود تا دوباره اتفاق نیفتد. این مفهوم "تولید به عنوان یک سرویس" (MAAS) نیروگاه های فتوولتائیک را 40 ٪ کارآمدتر کرده و هزینه برق را با 0.02 دلار در هر کیلووات ساعت کاهش می دهد.