Gelecek enerji endüstrisinde metal 3D baskının potansiyel uygulamaları nelerdir?

1. Nükleer Enerji Alanı: "Çekirdek" teknoloji, geleneksel üretimin sınırları boyunca kırılır
Nükleer santrallerdeki bileşenler çok güvenilir olmalıdır. Yüksek sıcaklıklar, yüksek basınçlar ve güçlü radyasyon gibi çok sert durumlarda performans gösterebilmeleri gerekir. Karmaşık akış kanalı yapıları yaparken, geleneksel yöntemler prosedürle ilgili sorun yaşar. Fakat,Metal 3D baskıTeknoloji, katmanları bir araya getirerek entegre kalıp yapabilir. Örneğin, elektron ışını erimesi (EBM) teknolojisi ile yapılan bir nükleer reaktör soğutucu pompasının pervanesi, sadece 2 mm genişliğinde bir dahili soğutma kanalı vardır. Standart döküm yöntemlerini kullanarak bu hassasiyet seviyesine sahip yapılar yapmak zordur. Daha da önemlisi, topoloji yapısının iyileştirilmesi, 3D baskılı pervaneyi standart tasarımlardan% 30 daha hafif hale getirir ve soğutma verimliliğini aynı güçte% 15 artırır.
Metal 3D baskı, nükleer yakıt döngüsünde zirkonyum alaşımlı kaplama tüplerinin gelişimini zorluyor. Geleneksel zirkonyum alaşım tüpleri yapmak için birkaç soğuk haddeleme ve tavlama geçirir. Bununla birlikte, 3D baskı teknolojisi, ayarlanabilir tane oryantasyonu ve% 40 daha iyi radyasyon şişme direnci ile hemen 0,3 mm duvar kalınlığına sahip ince - duvarlı tüpler yapabilir. 2030 yılına kadar, belirli bir nükleer enerji şirketi, dünyanın ilk 3D baskılı zirkonyum alaşım tüp pilot üretim hattını iş için kullanmayı umuyor.
2. Hidrojen endüstrisi "imkansız üçgeni" çözmek için anahtar bir araçtır.
Hidrojen enerjisi işi, güvenlik, maliyet ve verimliliğin "imkansız üçgenine" karşıdır. Metal 3D baskı teknolojisi, malzemeleri değiştirerek ve yapıyı optimize ederek atılım bir cevap sunar. Bipolar plaka, sudan hidrojen yapan proton değişim membran elektrolizlerinin en önemli kısmıdır. Akış kanalı tasarımının hidrojenin ne kadar verimli yapıldığı üzerinde doğrudan bir etkisi vardır. Geleneksel damgalama yöntemleriyle mikrometre - seviye kanal doğruluğunu elde etmek zordur. Ancak 3D baskılı titanyum alaşımlı bipolar plakalar, kanal genişliğini 1 mm'den 0.2mm'ye düşürebilir, bu da elektrolizi% 8'i daha verimli hale getirir. Yeni bir enerji şirketi, 3D baskı teknolojisini kullanarak bipolar plakalar yapma maliyetini% 60 azalttı. Tek bir tank artık 1000nm³/s'den fazla hidrojen yapabilir.
3D baskı teknolojisi, hidrojen depolama işleminde ileriye doğru büyük bir adım olan yüksek - basınçlı gaz hidrojen depolama tankları daha hafif hale getiriyor. Topoloji optimizasyon tasarımı kullanılarak, karbon fiber sarılmış depolama tanklarının metal iç duvar kalınlığı 8 mm'den 5 mm'ye kesilebilir. Bu, tankların basınç kapasitesini 70MPa'da tutar ve birim kütle başına hidrojen depolama yoğunluğunu%15 arttırır. 3D baskı teknolojisinin farklı malzemelerin birinden diğerine değişebilmesi daha da etkileyici, bu tür bir titanyum alaşım astarının tepesinde bir tantal kaplama. Bu, hidrojen kucaklama riskini% 90 azaltır ve depolama tanklarının ömrünü 20 yıla kadar uzatır.
3. Yenilenebilir Enerji: Temiz Enerji Ekipmanlarının Yapılma şeklini değiştirme
Rüzgar enerjisi dünyasında, metal 3D baskı hem büyük hem de hafif şeylere sahip olma sorunundan kurtuluyor. Örneğin, standart dövme yöntemlerinin 15 MW'lık bir açık deniz rüzgar türbininin ana şaftını yapmak için 120 ton çelik külçe ihtiyacı vardır, ancak malzemenin sadece% 40'ından daha azını kullanırlar. Ancak 3D baskı teknolojisi, ana şaftın ağırlığını 45 tondan 28 tona düşürebilen ve biyomimetik kafes düzenlemeleri yoluyla standart tasarımlardan 2,3 kat daha uzun sürebilen içi boş bir gradyan yapısı kullanır. Dünyanın en büyük SLM Metal 3D baskı tesisi bir rüzgar enerjisi şirketi tarafından geliştirildi. Bir makine 2,5 metre genişliğinde dairesel parçalar yazdırabilir ve fabrika her yıl 500 rüzgar türbini için yeterli parça yapabilir.
3D baskı teknolojisindeki atılımlar da fotovoltaik işlere yardımcı olur. Metal 3D baskı, perovskit hücrelerinin üretiminde nano ölçekli elektrot desenleri yapabilir. Bu, - emici katmanın 500nm'den 200nm'ye kadar kalınlığını azaltır, bu da hücre dönüşüm verimliliğini%33'e çıkarır . 3 D baskı teknolojisi, geleneksel fotolitografi yöntemlerinin yapamayacağı kavisli hücre yapılarını yapabilir, bu da entegre fotovoldiik (bipvoltikler (BIPVV) yapmak için yeni yollar açar. Bir grup araştırmacı, bakır indiyum gallium selenide (CIGS) ince filmleri yazdırmak için özelleştirilmiş araçlar tasarladı. Bu, 72 saatten malzemelere 8 saate kadar tek bir hücrecompozit yazdırmanın süresini keser.
4. Jeotermal Gelişme: Zor koşullarda şifrelere nasıl girilir
Sondaj aletleri, jeotermal elektrik üretmek için çok yüksek sıcaklıklara ve korozyona dayanabilmelidir. 350 derecede, jeotermal sıvılardaki stres korozyonu nedeniyle geleneksel nikel - bazlı alaşım matkap bitlerinin çatlaması muhtemeldir. Bununla birlikte, 3D baskı teknolojisi, kompozisyon gradyan tasarımı yoluyla matkap ucunun yüzeyinde 0,5 mm kalınlığında tungsten molibden alaşım takviye katmanı oluşturabilir. Bu, çalışma sıcaklığını 500 dereceye yükseltir ve hizmet ömrünü üç katına çıkarır. Bir jeotermal geliştirme şirketi 3D baskılı matkap bitlerini kullanmaya başladığında, tek bir kuyuyu kazmanın maliyeti 12 milyon yuan'dan 7.5 milyon yuan'a düştü ve kuyu delme süresi%40 düştü.
Gelişmiş jeotermal sistemlerde (EGS), 3D baskı akıllı yapay termal depolama oluşturmaya yardımcı oluyor. Küçük kanallarla bir kılavuz plaka yazdırmak, enjekte edilen suyun formasyonda tam olarak nerede aktığını düzenlemenizi sağlar. Bu, ısıyı çıkarmada% 25 daha verimli hale getirir. Daha da yenilikçi olan, 3D baskı teknolojisinin, sıcaklık ve basınç verilerini gerçek zamanlı olarak takip edebilen ve jeotermal kaynakların nasıl yönetileceği konusunda kararlar vermeye yardımcı olan sensörlerle akıllı iyi tamamlama araçları yapabilmesidir.