کاربردهای بالقوه چاپ سه بعدی فلزی در صنعت انرژی آینده چیست؟

1. میدان انرژی هسته ای: فناوری "هسته" محدودیت های تولید سنتی را تجزیه می کند
اجزای موجود در نیروگاه های هسته ای باید بسیار قابل اعتماد باشند. آنها باید بتوانند در موقعیت های بسیار سخت مانند درجه حرارت بالا ، فشارهای زیاد و تابش قدرتمند اجرا کنند. هنگام ساخت ساخت و سازهای پیچیده کانال ، روشهای سنتی با این روش مشکل دارند. با این حال ،چاپ سه بعدی فلزیفناوری می تواند با فیوز کردن لایه ها به هم ، قالب های یکپارچه را انجام دهد. به عنوان مثال ، پروانه پمپ خنک کننده راکتور هسته ای ساخته شده با فناوری ذوب پرتو الکترونی (EBM) دارای یک کانال خنک کننده داخلی است که فقط 2 میلی متر عرض دارد. ساخت سازه ها با این سطح از دقت با استفاده از روش های استاندارد ریخته گری دشوار است. مهمتر از همه ، بهبود ساختار توپولوژی باعث می شود پروانه چاپی سه بعدی 30 ٪ سبک تر از طرح های استاندارد باشد و راندمان خنک کننده را با همان قدرت 15 ٪ افزایش می دهد.
چاپ سه بعدی فلزی در حال توسعه لوله های روکش آلیاژ زیرکونیوم در چرخه سوخت هسته ای است. برای تهیه لوله های آلیاژ سنتی زیرکونیوم ، چندین پاس از نورد و آنینگ سرد طول می کشد. با این حال ، فناوری چاپ سه بعدی می تواند لوله های دیواری نازک 4 {4} را با ضخامت دیواره 0.3 میلی متر بلافاصله ، با جهت گیری دانه قابل تنظیم و مقاومت در برابر تورم 40 ٪ بهتر کند. تا سال 2030 ، یک شرکت انرژی هسته ای خاص امیدوار است که بتواند از خط تولید خلبانی لوله آلیاژ زیرکونیوم سه بعدی در جهان برای تجارت استفاده کند.
2. صنعت هیدروژن ابزاری اساسی برای حل "مثلث غیرممکن" است.
تجارت انرژی هیدروژن در برابر "مثلث غیرممکن" ایمنی ، هزینه و کارآیی است. فناوری چاپ سه بعدی فلزی با تغییر مواد و بهینه سازی ساختار ، پاسخ دستیابی به موفقیت را ارائه می دهد. صفحه دو قطبی مهمترین بخش الکترولیزهای غشای تبادل پروتون است که هیدروژن را از آب می سازد. طراحی کانال جریان آن تأثیر مستقیمی در نحوه کارآیی هیدروژن دارد. دستیابی به میکرومتر-} دقت کانال با روش های سنتی مهر زنی دشوار است. اما صفحات دو قطبی آلیاژ تیتانیوم چاپ شده سه بعدی می تواند عرض کانال را از 1 میلی متر به 0.2 میلی متر کاهش دهد ، که باعث می شود الکترولیز 8 ٪ کارآمدتر شود. یک شرکت انرژی جدید با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی هزینه ساخت صفحات دو قطبی را 60 ٪ کاهش داده است. یک مخزن منفرد هم اکنون می تواند بیش از 1000 نانومتر در ساعت هیدروژن ایجاد کند.
فناوری چاپ سه بعدی در حال ساخت مخازن ذخیره سازی هیدروژن گاز فشار بالا 1 {1} است که یک قدم بزرگ در فرآیند ذخیره سازی هیدروژن است. با استفاده از طراحی بهینه سازی توپولوژی ، ضخامت دیواره داخلی فلزی مخازن ذخیره شده فیبر کربن ممکن است از 8 میلی متر به 5 میلی متر بریده شود. این ظرفیت فشار مخازن را در 70MPA نگه می دارد و چگالی ذخیره هیدروژن را در هر واحد 15 ٪ افزایش می دهد. این حتی چشمگیرتر است که فناوری چاپ سه بعدی می تواند مواد مختلفی را از یک به دیگری تغییر دهد ، چنین چاپ یک پوشش تانتالوم در بالای یک آستر آلیاژ تیتانیوم. این خطر ابتلا به هیدروژن را 90 ٪ کاهش می دهد و عمر مخازن ذخیره سازی را تا 20 سال افزایش می دهد.
3. انرژی تجدید پذیر: تغییر نحوه ساخت تجهیزات انرژی تمیز
در دنیای قدرت باد ، چاپ سه بعدی فلزی از مشکل داشتن چیزهایی که هم بزرگ و هم سبک هستند ، خلاص می شود. به عنوان مثال ، روشهای استاندارد جعل نیاز به 120 تن شمش فولادی برای ساخت شافت اصلی یک توربین بادی در خارج از کشور 15 مگاواتی دارند ، اما آنها فقط کمتر از 40 ٪ از مواد را استفاده می کنند. اما فناوری چاپ سه بعدی از یک ساختار شیب توخالی استفاده می کند که می تواند وزن شافت اصلی را از 45 تن به 28 تن کاهش دهد و آن را 2.3 برابر طولانی تر از طرح های استاندارد از طریق ترتیب شبکه های بیومیمیک کند. بزرگترین کارخانه چاپ سه بعدی SLM Metal Metal توسط یک شرکت نیروی باد ساخته شده است. یک دستگاه می تواند قطعات دایره ای را که 2.5 متر عرض دارد چاپ کند و کارخانه می تواند هر سال قطعات کافی برای 500 توربین بادی ایجاد کند.
دستیابی به موفقیت در فناوری چاپ سه بعدی نیز به تجارت فتوولتائیک کمک می کند. چاپ سه بعدی فلزی می تواند الگوهای الکترود نانو در تولید سلولهای پروسکیت ایجاد کند. این باعث می شود ضخامت لایه-} جذب کننده از 500 نانومتر به 200 نانومتر ، که باعث افزایش راندمان تبدیل سلول به بیش از 33 ٪ {8} d فن آوری چاپ می شود می تواند ساختارهای سلول خمیده ای را ایجاد کند که روش های سنتی فوتولیتوگرافی نمی تواند ، که راه های جدیدی را برای ایجاد یکپارچه سازی فوتوولتائیک (Bipv) ایجاد می کند. گروهی از محققان ابزارهای سفارشی را برای چاپ فیلم های نازک گالیم سلنید (CIGS) از ایندیم گالیم (CIGS) ابداع کرده اند. این زمان برای چاپ یک سلول سلول از 72 ساعت تا مواد تا 8 ساعت زمان لازم را کاهش می دهد.
4. توسعه زمین گرمایی: چگونه می توان در شرایط سخت به ساخت رمزهای عبور وارد شد
ابزارهای حفاری برای تولید برق زمین گرمایی باید بتوانند در برابر درجه حرارت و خوردگی بسیار بالا مقاومت کنند. در 350 درجه ، نیکل سنتی - bits مته آلیاژ مبتنی بر احتمالاً به دلیل خوردگی استرس در مایعات زمین گرمایی شکسته می شود. با این حال ، فناوری چاپ سه بعدی می تواند یک لایه تقویت کننده آلیاژ مولیبدن با ضخامت 0.5 میلی متر در سطح بیت مته از طریق طراحی شیب ترکیب ایجاد کند. این دمای کار را به 500 درجه افزایش می دهد و عمر خدمات را سه برابر می کند. هنگامی که یک شرکت توسعه زمین گرمایی شروع به استفاده از بیت های مته چاپ شده سه بعدی کرد ، هزینه حفر یک چاه واحد از 12 میلیون یوان به 7.5 میلیون یوان کاهش یافت و زمان لازم برای حفاری چاه 40 ٪ کاهش یافت.
در سیستم های پیشرفته زمین گرمایی (EGS) ، چاپ سه بعدی به ساخت ذخیره سازی حرارتی مصنوعی هوشمند کمک می کند. چاپ یک صفحه راهنما با کانال های کوچک به شما امکان می دهد دقیقاً جایی که آب تزریق شده در سازند جریان می یابد تنظیم کنید. این باعث می شود 25 ٪ در استخراج گرما کارآمدتر شود. آنچه حتی نوآورانه تر است این است که فناوری چاپ سه بعدی می تواند ابزارهای تکمیل چاه هوشمند را با سنسورهایی ایجاد کند که می تواند داده های دما و فشار را در زمان واقعی پیگیری کند و به تصمیم گیری در مورد نحوه مدیریت منابع زمین گرمایی کمک می کند.