Hva er de potensielle anvendelsene av metall 3D -utskrift i fremtidig energibransje?

1. Nuclear Energy Field: "Core" -teknologi bryter gjennom grensene for tradisjonell produksjon
Komponenter i kjernekraftverk må være veldig pålitelige. De må kunne utføre i veldig tøffe situasjoner, som høye temperaturer, høyt trykk og kraftig stråling. Når du lager komplekse flytskanalkonstruksjoner, har tradisjonelle metoder problemer med prosedyren. Men, menMetall 3D -utskriftTeknologi kan gjøre integrert støping ved å smelte sammen lag sammen. For eksempel har løpehjulet til en kjernefysisk kjølevæskepumpe laget med elektronstrålsmelting (EBM) teknologi en intern kjølekanal som bare er 2 mm bred. Det er vanskelig å lage strukturer med dette presisjonsnivået ved bruk av standard støpemetoder. Mer avgjørende, forbedring av topologistrukturen gjør 3D -trykt løpehjul 30% lettere enn standard design og øker kjøleeffektiviteten med 15% ved samme kraft.
Metall 3D -utskrift skyver utviklingen av zirkoniumlegeringsrør i kjernefysisk drivstoffsyklus. Det tar flere passeringer med kald rulling og annealing for å lage tradisjonelle zirkoniumlegeringsrør. Imidlertid kan 3D -utskriftsteknologi gjøre tynne - veggede rør med en veggtykkelse på 0,3 mm umiddelbart, med justerbar kornorientering og 40% bedre strålingsmotstand. I 2030 håper et bestemt kjernekraftfirma å kunne bruke verdens første 3D -trykte zirkoniumlegeringsrørpilotproduksjonslinje for virksomhet.
2. Hydrogenindustrien er et sentralt verktøy for å løse den "umulige trekanten."
Hydrogenenergivirksomheten er oppe mot den "umulige trekanten" av sikkerhet, kostnad og effektivitet. Metal 3D -utskriftsteknologi gir et gjennombruddssvar ved å endre materialene og optimalisere strukturen. Den bipolare platen er den viktigste delen av protonutvekslingsmembranelektrolysere som lager hydrogen fra vann. Flytkanalens design har en direkte innvirkning på hvor effektivt hydrogen er laget. Det er vanskelig å få mikrometer - nivå kanalnøyaktighet med tradisjonelle stemplingsmetoder. Men 3D -trykt titanlegering bipolare plater kan redusere kanalbredden fra 1 mm til 0,2 mm, noe som gjør elektrolyse 8% mer effektiv. Et nytt energiselskap har kuttet kostnadene for å lage bipolare plater med 60% ved bruk av 3D -utskriftsteknologi. En enkelt tank kan nå lage mer enn 1000nm³/t hydrogen.
3D -utskriftsteknologi gjør høyt - Trykkgasshydrogenlagringstanker lettere, som er et stort skritt fremover i hydrogenlagringsprosessen. Ved hjelp av optimaliseringsdesign kan den indre veggtykkelsen på karbonfiberpakket lagringstanker kuttes fra 8mm til 5mm. Dette holder tankens trykkkapasitet ved 70MPa og øker hydrogenlagringstettheten per masse enhet med 15%. Det er enda mer imponerende at 3D -utskriftsteknologi kan gjøre at forskjellige materialer endres fra en til annen, slik utskrift av et tantalbelegg på toppen av en titanlegeringsforing. Dette reduserer risikoen for hydrogenbredelse med 90% og forlenger levetiden til lagringstanker til 20 år.
3. Fornybar energi: Endring av måten rent energiutstyr gjøres
I en verden av vindkraft blir metall 3D -utskrift kvitt problemet med å ha ting som er både store og lette. For eksempel trenger standard smiemetoder 120 tonn stålinngifter for å lage hovedakselen til en 15MW offshore vindturbin, men de bruker bare mindre enn 40% av materialet. Men 3D -utskriftsteknologi bruker en hul gradientstruktur som kan senke vekten på hovedakselen fra 45 tonn til 28 tonn og få den til å vare 2,3 ganger lengre enn standard design gjennom biomimetiske gitterarrangementer. Verdens største SLM Metal 3D -utskriftsanlegg ble utviklet av et vindkraftfirma. En maskin kan skrive ut sirkulære deler som er 2,5 meter bred, og fabrikken kan lage nok deler til 500 vindmøller hvert år.
Gjennombrudd i 3D -utskriftsteknologi hjelper også solcelleanlegg. Metall 3D -utskrift kan lage nanoskalaelektrodemønstre i produksjonen av perovskittceller. Dette reduserer tykkelsen på lyset - absorberende lag fra 500nm til 200nm, noe som øker cellekonverteringseffektiviteten til over 33%. 3 D -utskriftsteknologi kan gjøre buede cellestrukturer som tradisjonelle fotolitografimetoder ikke kan, noe som åpner for nye måter for å lage integrert fotovolket (bipvv). En gruppe forskere har utviklet tilpassede verktøy for å skrive ut kobberindiumgallium selenid (CIGS) tynne filmer. Dette kutter tiden det tar å skrive ut en enkelt cellkompositt fra 72 timer til materialer til 8 timer.
4. Geotermisk utvikling: Hvordan komme inn på å produsere passord under tøffe forhold
Borverktøy må tåle veldig høye temperaturer og korrosjon for å generere geotermisk strøm. Ved 350 grader vil tradisjonell nikkel - -baserte legeringsborbiter sannsynligvis sprekke på grunn av stresskorrosjon i geotermiske væsker. Imidlertid kan 3D -utskriftsteknologi lage et 0,5 mm tykk wolframmolybden -legeringsarmeringslag på overflaten av boret gjennom sammensetningsgradientdesign. Dette øker arbeidstemperaturen til 500 grader og tredobler levetiden. Da et geotermisk utviklingsselskap begynte å bruke 3D -trykte borbiter, gikk kostnadene for å grave en enkelt brønn ned fra 12 millioner yuan til 7,5 millioner yuan, og tiden det tok å bore brønnen gikk ned med 40%.
I forbedrede geotermiske systemer (EGS) er 3D -utskrift med på å bygge smart kunstig termisk lagring. Å skrive ut en guideplate med bittesmå kanaler lar deg regulere nøyaktig hvor det injiserte vannet strømmer i formasjonen. Dette gjør det 25% mer effektivt ved å trekke ut varme. Det som er enda mer nyskapende er at 3D -utskriftsteknologi kan gjøre smarte godt fullføringsverktøy med sensorer som kan holde oversikt over temperatur- og trykkdata i sanntid, og bidra til å ta beslutninger om hvordan man administrerer geotermiske ressurser.