روند توسعه آینده فناوری چاپ سه بعدی فلزی در صنعت انرژی چیست؟

1 ، توسعه پیشگامانه در تولید و بازسازی اجزای انرژی هسته ای پیچیده
عملکرد مواد و الزامات صحت تولید برای تجهیزات انرژی هسته ای بسیار زیاد است و اجزای ساختاری پیچیده برای دستیابی به تکنیک های استاندارد برای دستیابی به آن چالش برانگیز هستند. با جمع کردن لایه پودرهای فلزی بر اساس لایه ،چاپ سه بعدی فلزیفناوری می تواند قالب یکپارچه قطعات مهم مانند مجامع میله سوخت ، ژنراتورهای بخار و کشتی های فشار راکتور هسته ای را انجام دهد. این امر ضمن افزایش استحکام ساختاری و آب بندی ، تعداد اتصالات جوشکاری را به شدت کاهش می دهد. به عنوان مثال ، تجهیزات Qbeam S600 از پرتوی هوشمند Qingyan ، به طور موثری از فناوری پرتو الکترونی دامنه همان اسلحه دوگانه استفاده کرده است تا از پیش گرم شدن همزمان و اسکن مواد آلیاژ درجه حرارت بالا- استفاده کند. این امر باعث افزایش عملکرد چاپ مواد حساس- از 65 ٪ به 92 ٪ شده است و یک راه حل قابل اعتماد برای تولید اجزای انرژی هسته ای ارائه می دهد.
تولید مجدد اجزای قدیمی فوراً مورد نیاز است ، زیرا تجهیزات انرژی هسته ای دارای هزینه های عملیاتی و نگهداری بالایی هستند. هنگامی که با فناوری چاپ مواد شیب جفت می شود ، فناوری چاپ سه بعدی فلزی ممکن است به سرعت اجزای شکسته را از طریق مهندسی معکوس بازآفرینی کند و در نتیجه ترمیم عملکردی و پیشرفت عملکرد ایجاد شود. به عنوان مثال ، فناوری تشکیل یکپارچه برای خطوط لوله اصلی انرژی هسته ای ، که با همکاری شرکت انرژی هسته ای عمومی چین ایجاد شده است ، جوشکاری سایت- را 90 ٪ کاهش می دهد و هزینه های عملکرد و نگهداری آن 40 ٪ با ساده سازی ساختار معمولی ، که نیاز به 127 قسمت دارد تا در یک قطعه واحد جمع شود.
2 ، بخش انرژی هیدروژن: تقویت دوگانه کارآیی و عملکرد مؤلفه اساسی
در زنجیره صنعتی خود ، که شامل سلولهای الکترولیتی ، سلولهای سوختی ، مخازن ذخیره هیدروژن و سایر تجهیزات است ، انرژی هیدروژن برای هدایت مواد ، مقاومت در برابر خوردگی و سبک وزن بسیار بالایی دارد. از طریق طراحی بهینه سازی توپولوژی ، فناوری چاپ سه بعدی فلزی می تواند سوراخ های نصب سنسور دما ، سوراخ های انتشار هیدروژن و کانال های جریان مارپنتین را در صفحات دو قطبی سلول سوخت قرار دهد و چگالی قدرت پشته سلول سوخت را 25 ٪ و میزان مصرف هیدروژن 15 ٪ افزایش دهد. به عنوان مثال ، صفحات دو قطبی Toyota Mirai سوخت پشته با استفاده از چاپ سه بعدی ساخته می شود که نه تنها نیاز به بیش از 200 قالب کانال جریان جداگانه را از بین می برد بلکه حجم پشته را 30 ٪ کاهش می دهد و درجه حرارت 8- تا 330 درجه است.
از چاپ سه بعدی فلزی می توان برای ایجاد مخازن سبک وزن ، بسیار بادوام ، بالا- مخازن ذخیره سازی هیدروژن فشار استفاده کرد. وزن مخازن ذخیره سازی هیدروژن می تواند 40 ٪ کاهش یابد در حالی که مقاومت فشاری با استفاده از آلیاژ تیتانیوم یا مواد آلیاژ آنتروپی بالا در رابطه با طراحی ساختار شبکه بیومیمی دو برابر می شود. علاوه بر این ، صفحات الکترود سلول الکترولیتی و فریم های دیافراگم ، بهینه سازی کانال جریان الکترولیت و راندمان تولید هیدروژن ممکن است همه با فناوری چاپ سه بعدی حاصل شود.
3 ، بخش انرژی تجدید پذیر: بهره وری و هزینه- کاهش برش به تجهیزات فتوولتائیک و باد
بهینه سازی عملکرد آیرودینامیکی تیغه توربین بادی و کاهش وزن برای افزایش راندمان تولید برق ضروری است. با بهینه سازی توپولوژی ، فناوری چاپ سه بعدی فلزی می تواند عناصر ساختاری پیچیده ای مانند یاتاقان های زمین و اتصالات ریشه تیغه را در حالی که از مواد کمتری و افزایش مقاومت در برابر خستگی استفاده می کند ، تولید کند. به عنوان مثال ، اسپری چسب Vestas '3- ساخته شده 100 متر اتصالات تیغه توربین بادی سطح 100 متر دارای کاهش وزن 66 ٪ و کاهش حجم 65 ٪ در حالی که مقاومت در برابر خستگی را دارد. این امر منجر به کاهش 18 درصدی گشتاور شروع تیغه و افزایش 3.2 درصدی تولید برق سالانه شده است.
سیستم های پانل خورشیدی و سیستم های ردیابی را می توان با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی فلزی در صنعت Photovoltaics تولید کرد. در حالی که چاپ سه بعدی می تواند قالب یکپارچه را انجام دهد ، که باعث کاهش میزان قطعات و فرآیندهای مونتاژ می شود ، براکت های سنتی باید با استفاده از تکنیک هایی مانند مهر و موم زدن و جوشکاری ساخته شوند. به عنوان مثال ، پودر فولادی مقاوم در برابر آب و هوا- که برای چاپ براکت خورشیدی استفاده می شود که Bering 3D برای مناطق از راه دور آفریقا طراحی شده است ، نیاز به حمل و نقل مرزی-}} را کاهش می دهد ، و برش کربن یک سیستم واحد را 45 ٪ کاهش می دهد و چرخه نصب را با 70 ٪ شتاب می دهد.
4 ، نوآوری مواد باتری و بهینه سازی ساختاری در بخش ذخیره انرژی
نوآوری در مواد الکترود و الکترولیت ها برای بهبود عملکرد حالت جامد -} و لیتیوم-}}} Ion ضروری است. از طریق کنترل دقیق در سطح نانو Micro- ، فناوری چاپ سه بعدی ممکن است الکترودهایی با سه معماری متخلخل بعدی- ایجاد کند و باعث افزایش بارگذاری مواد فعال و افزایش کارآیی حمل و نقل یون شود. تخلخل الکترودهای منفی مبتنی بر سیلیکون- ساخته شده با فناوری چاپ سه بعدی ، به عنوان مثال ، می تواند بین 60 ٪ تا 80 ٪ تنظیم شود. این مسئله به طور قابل توجهی مسئله گسترش حجم در هنگام شارژ و تخلیه و بیش از ظرفیت باتری سه گانه را کاهش می دهد.
علاوه بر این ، باتری بسته های ساختاری که سبک وزن هستند می توانند با چاپ سه بعدی فلزی تولید شوند. ترکیب معماری شبکه بیومیمی با مواد آلیاژ آلومینیوم یا منیزیم می تواند وزن باتری را 30 ٪ کاهش داده و مقاومت ضربه آن را دو بار افزایش دهد. به عنوان مثال ، با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی ، یک شرکت جدید وسیله نقلیه انرژی قادر به ادغام شاسی ، بهبود استحکام وسیله نقلیه ، کاهش روشهای جوشکاری و تقویت ادغام باتری 40 ٪ بود که همه اینها منجر به افزایش 15 ٪ در محدوده رانندگی شد.
5 ، بازسازی اکولوژی صنعتی و ادغام فناوری
روبات ها ، اینترنت اشیاء ، هوش مصنوعی و سایر فن آوری ها در آینده با فناوری چاپ سه بعدی فلزی در آینده برای پشتیبانی از اتوماسیون و تغییر اطلاعاتی در تولید تجهیزات انرژی استفاده می شوند. به عنوان مثال ، کتابخانه فرآیند هوشمند Platinum Technology ، که شامل بیش از 100،000 مجموعه از ویژگی های مواد است ، می تواند بهترین راه حل چاپ را با یک کلیک تولید کند و از یک سیستم برنامه ریزی مسیر AI برای کاهش سرعت ضایعات 30 ٪ استفاده کند. رویکرد تولید توزیع شده نیز با استفاده از سیستم عامل های ابری برای پیوند گره های تولیدی منطقه ای و منابع طراحی جهانی به منظور دستیابی به "چاپ محلی ، توزیع جهانی" ، که باعث کاهش بیشتر هزینه های موجودی و کوتاه کردن چرخه زنجیره تأمین می شود ، محبوب تر خواهد شد.
چاپ سه بعدی فلزی به بخش انرژی کمک می کند تا از نظر بوم شناسی صنعتی یک اکوسیستم یکپارچه از "خدمات تجهیزات مواد" را توسعه دهد. به عنوان مثال ، توسعه پودر آلیاژ تیتانیوم کروی ، توسط Bolite و Xi'an Sailong Metal باعث افزایش جریان پذیری می شود و چاپ دقیق بالاتری را تسهیل می کند. این دو شرکت همچنین به طور مشترک راه حل های چاپ سه بعدی فلزی با درجه صنعتی را با زیمنس تدوین می کنند ، در نرم افزار شبیه سازی فرآیند خانه - intion شامل تجزیه و تحلیل اتصال اتصال میدانی Multiphysics هستند. این مدل ادغام عمودی باعث تسریع در استفاده از فناوری ها و کاهش مانع ورود به بخش می شود.
6 ، تولید زیست محیطی و رشد پایدار
فناوری چاپ سه بعدی فلزی می تواند به میزان استفاده از مواد بیش از 90 ٪ برسد ، که سه برابر بیشتر از روش های معمولی است و زباله های منابع تولید را تا حد زیادی کاهش می دهد. به عنوان مثال ، انتشار کربن در مراحل پرتاب موشک به طور مستقیم توسط محفظه موتور موشک پلاتین فناوری Technology کاهش یافته است ، که شاهد افزایش میزان استفاده از مواد از 15 ٪ در فرآیندهای سنتی به 92 ٪ با کاهش وزن 60 ٪ برای قطعات جداگانه است. استفاده از سیستم های غربالگری و بازسازی پودر ، میزان بازیابی پودر فلز را به 95 ٪ افزایش داده و باعث کاهش آلودگی محیط زیست در طی فرآیند تولید می شود. علاوه بر این ، با بهینه سازی کارآیی لیزر و برنامه های مدیریت حرارتی ، مصرف انرژی تجهیزات 20 ٪ کاهش می یابد.