Môže sa v energetickom priemysle široko uplatňovať kovová 3D tlač?

一, Technologický prielom: skok z laboratória do priemyslu
Od myšlienky prekovová 3D tlačPrišiel v 80. rokoch 20. storočia, vyvinula sa do troch hlavných technologických systémov: topenie práškového lôžka (PBF), usmerňovaná energetická depozícia (DED) a spojivo (BJT). Technológia selektívneho laserového topenia (SLM) sa stala najobľúbenejšou metódou v oblasti energetiky, pretože má hustotu viac ako 99% a je presná na úroveň mikrometrov. Napríklad plynové turbína Siemens Energy vyrobené z technológie SLM kombinujú 13 zváraných kusov do jednej štruktúry, ktorá strojnásobí ich životnosť a zvyšuje množstvo materiálu použitého z 20% v tradičných metódach na viac ako 90%.
The rate of technological change has sped up a lot. For example, the multi-laser collaborative system has made printing 30% more efficient, and the area printing technology uses pulse laser control to melt millions of light spots at once, which cuts down on the time it takes to make something. Platinum Technology's four-laser synchronous scanning method has cut the time it takes to print a single piece of aircraft engine blades by 40%. The research and development of new powders, like high entropy alloys and gradient materials, have led to 3D printed parts that work very well in nuclear reactors and hydrogen energy storage and transportation at high temperatures (>600 °C) and high pressures (>70 MPa).
2, Graf aplikácií pre priemysel energetiky: od kľúčových častí po integráciu systému
1. Starý energetický sektor
Pri výrobe plynových turbín GE používa technológiu EBM na výrobu Nickel - vysoké - disky zliatiny teploty. Tieto disky zlepšujú účinnosť chladenia o 15% prostredníctvom návrhu štruktúry mriežky a ukladajú emisie oxidu uhličitého o viac ako 5 000 ton na jednotku ročne. Vďaka svojim 90 priemyselným - 3D tlačiarňami Siemens Energy bola schopná hromadne - produkovať 400 typov energetických komponentov. Každý rok vyrábajú tisíce základných častí, ako napríklad vložky spaľovacej komory.
Spoločnosť Westinghouse Electric vytvorila 3D - tlačenú trubicu zliatiny zirkónovej zliatiny pre zariadenia na jadrovú energiu. Táto trubica má biomimetickú mriežkovú štruktúru, vďaka ktorej je chladenie o 15% účinnejšie a znižuje pravdepodobnosť mikrokrakov, ktoré sa môžu vyskytnúť počas typických techník zvárania o 90%. Inštitút procesného inžinierstva Čínskej akadémie vied urobil titán/hliník funkčne odstupňovanú vložku na spaľovanie materiálov, ktorá má koeficient tepelnej expanzie 0,1% pri vysokej teplote 1200 stupňov. Trvá trikrát dlhšie ako tradičné materiály.
2. V oblasti novej energie
Linde Group robí vysoké - tlakové zásobníky vodíka z zliatiny titánu pomocou technológie šošoviek v oblasti vodíkovej energie. Hmotnosť sa znižuje o 35% a hustota skladovania vodíka sa zvýši na 6,2 týždňa, čo je o 40% viac ako to, čo môžu držať typické skladovacie nádrže ocele. V sfére veternej energie vytvorila spoločnosť Vestas 3D - konektory vežovej zliatiny vytlačených hliníkových zliatin, vďaka ktorým sú veže ľahšie a zároveň ich udržiavajú silné. Tým sa znižuje emisie oxidu uhličitého až o 12 ton ročne pre každú veternú turbínu.
Trh na opravu zariadení na výrobu geotermálnej energie sa stal novou oblasťou rastu. Geotermálna spoločnosť Island použila technológiu DED na opravu rotora turbíny. Náklady na opravu sú iba 30% nákladov na získanie nových častí a čas potrebný na vykonanie údržby klesol z 21 dní na 72 hodín.
3, Tri hlavné veci, ktoré robia veľké -, možné aplikácie mierky
1. Rekonštrukcia nákladov: Zmena „drahých testovacích položiek“ na „cenovo dostupné možnosti“
Krivka zníženia nákladov pre vybavenie je veľmi dôležitá. Napríklad cena zariadení SLM vyrobených v Číne klesla o 40% v porovnaní so zahraničnými modelmi. Náklady na jednu jednotku BLT - S400 Triple Laser System boli udržiavané pod 5 miliónov juanov. Miera práškovej zliatiny zliatiny titánu inteligentnej únie Iron Iron a Steel Industry je 98%a obnovený prášok spĺňa štandard ASTM F3001. Toto je dobrý príklad toho, ako nastaviť systém recyklácie materiálu. Každá tona recyklovaného prášku môže znížiť ťažbu primárnej rudy o 12 ton.
2. Veľký krok vpred v štandardizácii: Prechod od „Prispôsobenia jedného diela“ k „hromadnej výrobe“
9-stupňový systém kontroly kvality spoločnosti Siemens Energy urobil proces stabilného 3D tlačených častí 99,97% a celkový prevádzkový čas jej častí plynových turbín prešiel viac ako 1,5 milióna hodín. Proces získania certifikácie priemyslu sa zrýchľuje. Špecifikácia ASME BPVC teraz obsahuje klauzulu pre certifikáciu 3D tlačovej komponentu a štandard API 6A teraz obsahuje výrobu aditív v rozsahu certifikácie Wellhead Equipment.
3. Spolupráca pre životné prostredie: od „Technology Island“ po „priemyselnú alianciu“
Pre tvorcov zariadení a energetické firmy sa stáva častejšie, aby úzko spolupracovali. Spoločnosť Nikon SLM Solutions a Siemens Energy spolupracovali v laboratóriu na vytvorení špecifického procesného balíka pre plynové turbíny. Toto zrýchlilo tlač zliatinových dielov založených na nikle - o 25%. High GH4169 High - zliatinový prášok, na ktorom AVIC MAITE a Bollit pracovali spolu, umožnili čepele plynových turbín vydržať 95%, pokiaľ by boli kované.
4, cesta výziev a prielomu
1. Technické zátarasy
Stále musíme prísť na to, ako urobiť viac - tlačenie materiálu s kovmi. Bimetalická tlačová technológia vytvorená spoločnosťou EOS Business môže vytvárať kĺby medzi rôznymi materiálmi, ktoré sú 92% také silné ako základný materiál. Je to možné, pretože spoločnosť dokáže starostlivo riadiť hranicu fúzie medzi zliatinami založenými na nikle- a nehrdzavejúcej ocele.
2. Priemyselná spolupráca
Stavebné siete pre distribuovanú výrobu sa stávajú veľmi dôležitými. Digitálna obchodná platforma spoločnosti Siemens Energy prepojila 50 uznávaných dodávateľov z celého sveta a použila technológiu blockchain na zdieľanie parametrov tlače v rámci podnikov. To viedlo k 99,2% konzistentnosti komponentov v prostredí dodávateľa viacerých-.
3. Rozvoj talentov
V DFAM je veľká medzera talentov (dizajn pre výrobu aditív). Pomocou nástrojov na optimalizáciu topológie, tím Aditive Design Siemens Energy znížil počet kusov komponentov plynových turbín o 80% a množstvo prietoku chladiaceho vzduchu o 30%.