การพิมพ์ 3D โลหะสามารถนำไปใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมพลังงานได้หรือไม่?

一ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี: การกระโดดจากห้องแล็บสู่อุตสาหกรรม
เนื่องจากแนวคิดสำหรับการพิมพ์ 3D โลหะมาพร้อมกันในปี 1980 มันได้พัฒนาเป็นสามระบบเทคโนโลยีหลัก: การหลอมรวมของผงเตียง (PBF), การสะสมพลังงานโดยตรง (DED) และสารยึดเกาะ (BJT) เทคโนโลยีเลเซอร์ละลาย (SLM) แบบเลือกได้กลายเป็นวิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในพื้นที่พลังงานเนื่องจากมีความหนาแน่นมากกว่า 99% และแม่นยำในระดับไมโครมิเตอร์ ยกตัวอย่างเช่นเครื่องเผาผลาญก๊าซของซีเมนส์พลังงานที่ทำจากเทคโนโลยี SLM รวมชิ้นส่วนเชื่อม 13 ชิ้นเข้ากับโครงสร้างเดียวซึ่งเป็นสามเท่าของอายุการใช้งานของพวกเขาและเพิ่มปริมาณของวัสดุที่ใช้จาก 20% ในวิธีการดั้งเดิมเป็น 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 กราฟแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรมพลังงาน: จากส่วนสำคัญไปสู่การรวมระบบ
1. ภาคพลังงานเก่า
เมื่อทำกังหันก๊าซ GE ใช้เทคโนโลยี EBM ในการสร้างนิกเกิล - สูงขึ้นไป - แผ่นดิสก์กังหันอัลลอยอุณหภูมิ แผ่นดิสก์เหล่านี้ปรับปรุงประสิทธิภาพการระบายความร้อน 15% ผ่านการออกแบบโครงสร้างตาข่ายและประหยัดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากกว่า 5,000 ตันต่อหน่วยต่อปี ด้วย 90 อุตสาหกรรม - เครื่องพิมพ์เกรด 3D, Siemens Energy สามารถมวล - ผลิตส่วนประกอบพลังงาน 400 ชนิด ในแต่ละปีพวกเขาทำชิ้นส่วนสำคัญหลายพันชิ้นเช่นซับในห้องเผาไหม้
Westinghouse Electric ได้สร้าง 3D - ท่ออัลลอยอัลลอยที่พิมพ์ออกมาสำหรับอุปกรณ์พลังงานนิวเคลียร์ หลอดนี้มีโครงสร้างตาข่าย biomimetic ที่ทำให้การระบายความร้อนมีประสิทธิภาพมากขึ้น 15% และลดโอกาสของ microcracks ที่สามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างเทคนิคการเชื่อมทั่วไป 90% สถาบันวิศวกรรมกระบวนการของ Chinese Academy of Sciences ได้ทำไทเทเนียม/อลูมิเนียมการทำงานของวัสดุการเผาไหม้วัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน 0.1% ที่อุณหภูมิสูง 1200 องศา มันกินเวลานานกว่าวัสดุดั้งเดิมสามเท่า
2. ในพื้นที่ของพลังงานใหม่
Linde Group ทำให้สูง - ถังเก็บไฮโดรเจนแรงดันออกจากโลหะผสมไทเทเนียมโดยใช้เทคโนโลยีเลนส์ในธุรกิจพลังงานไฮโดรเจน น้ำหนักถูกลดลง 35% และความหนาแน่นของการจัดเก็บไฮโดรเจนจะเพิ่มขึ้นเป็น 6.2Wt% ซึ่งสูงกว่าถังเก็บเหล็กทั่วไป 40% ในขอบเขตของพลังงานลม Vestas ได้สร้าง 3D - ตัวเชื่อมต่ออลูมิเนียมอัลลอยด์อลูมิเนียมที่พิมพ์ซึ่งทำให้หอคอยเบาขึ้นในขณะที่ทำให้พวกมันแข็งแรง สิ่งนี้จะลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้สูงสุด 12 ตันต่อปีสำหรับกังหันลมแต่ละตัว
ตลาดสำหรับการแก้ไขอุปกรณ์ผลิตพลังงานความร้อนใต้พิภพได้กลายเป็นพื้นที่การเติบโตใหม่ บริษัท ความร้อนใต้พิภพของไอซ์แลนด์ใช้เทคโนโลยี DED เพื่อแก้ไขใบพัดกังหัน ค่าซ่อมเพียง 30% ของค่าใช้จ่ายในการรับชิ้นส่วนใหม่และเวลาที่ใช้ในการบำรุงรักษาลดลงจาก 21 วันเป็น 72 ชั่วโมง
3 สามสิ่งหลักที่ทำให้แอปพลิเคชันขนาดใหญ่ - เป็นไปได้
1. การสร้างใหม่ค่าใช้จ่าย: การเปลี่ยน "รายการทดสอบราคาแพง" เป็น "ตัวเลือกราคาไม่แพง"
เส้นโค้งการลดต้นทุนสำหรับอุปกรณ์ค่อนข้างสำคัญ ตัวอย่างเช่นราคาของอุปกรณ์ SLM ที่ผลิตในประเทศจีนลดลง 40% เมื่อเทียบกับรุ่นต่างประเทศ นอกจากนี้ค่าใช้จ่ายของหนึ่ง blt - หน่วยระบบเลเซอร์ Triple Triple ได้ถูกเก็บไว้ภายใต้ 5 ล้านหยวน อัตราการกู้คืนผงอัลลอยไทเทเนียมของ Hebei Iron and Steel Industry Union Intelligent Union คือ 98%และผงที่สร้างขึ้นใหม่เป็นไปตามมาตรฐาน ASTM F3001 นี่เป็นตัวอย่างที่ดีของวิธีการตั้งค่าระบบรีไซเคิลวัสดุ ผงรีไซเคิลทุกตันสามารถลดการขุดแร่หลักได้ 12 ตัน
2. ก้าวสำคัญไปข้างหน้าในมาตรฐาน: ไปจาก "การปรับแต่งชิ้นเดียว" เป็น "การผลิตจำนวนมาก"
ระบบควบคุมคุณภาพ 9 ขั้นตอนของ Siemens Energy ทำให้กระบวนการทำชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติมีความเสถียร 99.97% และเวลาในการปฏิบัติงานทั้งหมดของชิ้นส่วนกังหันก๊าซได้ใช้เวลามากกว่า 1.5 ล้านชั่วโมง กระบวนการของการรับรองอุตสาหกรรมกำลังเร่งความเร็ว ขณะนี้ข้อกำหนดของ ASME BPVC มีประโยคสำหรับการรับรองส่วนประกอบการพิมพ์ 3 มิติและมาตรฐาน API 6A ตอนนี้รวมถึงการผลิตเพิ่มเติมในขอบเขตของการรับรองอุปกรณ์ Wellhead
3. การทำงานร่วมกันเพื่อสิ่งแวดล้อม: จาก "Technoly Island" ถึง "อุตสาหกรรมพันธมิตร"
มันกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นสำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์และ บริษัท พลังงานที่จะทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิด Nikon SLM Solutions และ Siemens Energy ได้ทำงานร่วมกันในห้องปฏิบัติการเพื่อผลิตแพ็คเกจกระบวนการเฉพาะสำหรับกังหันก๊าซ สิ่งนี้ได้เร่งการพิมพ์นิกเกิล - ชิ้นส่วนโลหะผสมที่ใช้ 25% GH4169 High - ผงอัลลอยอุณหภูมิที่ Avic Maite และ Bolite ทำงานร่วมกันทำให้ใบมีดกังหันก๊าซเป็นไปได้นาน 95% ตราบเท่าที่พวกเขาจะถูกปลอมแปลง
4 เส้นทางแห่งความท้าทายและความก้าวหน้า
1. สิ่งกีดขวางทางเทคนิคบนถนน
เรายังคงต้องหาวิธีการทำมัลติ - การพิมพ์วัสดุกับโลหะ เทคโนโลยีการพิมพ์ bimetallic ที่สร้างขึ้นโดยธุรกิจ EOS สามารถสร้างข้อต่อระหว่างวัสดุต่าง ๆ ที่มีความแข็งแรง 92% เท่ากับวัสดุพื้นฐาน สิ่งนี้เป็นไปได้เนื่องจาก บริษัท สามารถจัดการขอบเขตฟิวชั่นได้อย่างรอบคอบระหว่างโลหะผสมนิกเกิล - และสแตนเลสสตีล
2. ความร่วมมือทางอุตสาหกรรม
เครือข่ายการสร้างสำหรับการผลิตแบบกระจายกำลังกลายเป็นสิ่งสำคัญมาก แพลตฟอร์มธุรกิจดิจิทัลของซีเมนส์พลังงานได้เชื่อมโยงซัพพลายเออร์ที่ได้รับการยอมรับ 50 รายจากทั่วทุกมุมโลกและใช้เทคโนโลยีบล็อกเชนเพื่อแบ่งปันพารามิเตอร์การพิมพ์ทั่วทั้งธุรกิจ สิ่งนี้นำไปสู่ความสอดคล้อง 99.2% ของส่วนประกอบในสภาพแวดล้อมของซัพพลายเออร์มัลติ -
3. การพัฒนาความสามารถ
มีช่องว่างความสามารถพิเศษใน DFAM (ออกแบบสำหรับการผลิตสารเติมแต่ง) การใช้เครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพโทโพโลยีทีมงานออกแบบสารเติมแต่งของซีเมนส์พลังงานได้ลดจำนวนชิ้นส่วนในส่วนประกอบกังหันก๊าซ 80% และปริมาณการไหลของอากาศเย็นลง 30%