Bisakah pencetakan 3D logam diterapkan secara luas di industri energi?

一, terobosan teknologi: lompatan dari lab ke industri
Sejak ide untukPencetakan 3D logamDatang pada 1980 -an, telah berkembang menjadi tiga sistem teknologi utama: peleburan bubuk (PBF), diarahkan Deposisi Energi (DED), dan Binder Jetting (BJT). Teknologi selektif laser laser (SLM) telah menjadi metode paling populer di area energi karena memiliki kepadatan lebih dari 99% dan akurat dengan tingkat mikrometer. Misalnya, pembakar turbin gas Siemens Energy yang dibuat dengan teknologi SLM menggabungkan 13 potongan yang dilas menjadi satu struktur, yang melipattigakan umur mereka dan meningkatkan jumlah bahan yang digunakan dari 20% dalam metode tradisional menjadi lebih dari 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, Grafik Aplikasi Industri Energi: Dari Bagian Kunci ke Integrasi Sistem
1. Sektor energi lama
Saat membuat turbin gas, GE menggunakan teknologi EBM untuk membuat nikel - berbasis high - suhu suhu disc turbin. Cakram ini meningkatkan efisiensi pendinginan sebesar 15% melalui desain struktur kisi dan menghemat emisi karbon dioksida lebih dari 5000 ton per unit per tahun. Dengan 90 industri - printer 3D kelas, Siemens Energy telah mampu massa - menghasilkan 400 jenis komponen energi. Setiap tahun, mereka membuat ribuan bagian penting, seperti liner ruang bakar.
Westinghouse Electric telah menciptakan 3D - tabung kelongsong paduan zirkonium yang dicetak untuk peralatan energi nuklir. Tabung ini memiliki struktur kisi biomimetik yang membuat pendinginan 15% lebih efisien dan memotong kemungkinan microcracks yang dapat terjadi selama teknik pengelasan khas sebesar 90%. Institute of Process Engineering dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok membuat titanium/aluminium secara fungsional bertingkat liner pembakaran bahan yang memiliki koefisien ekspansi termal 0,1% pada suhu tinggi 1200 derajat. Ini berlangsung tiga kali lebih lama dari bahan tradisional.
2. Di bidang energi baru
Linde Group membuat tangki penyimpanan hidrogen - tinggi dari paduan titanium menggunakan teknologi lensa dalam bisnis energi hidrogen. Bobotnya dipotong sebesar 35% dan kepadatan penyimpanan hidrogen dinaikkan menjadi 6,2 jam%, yang 40% lebih banyak dari apa yang dapat dipegang oleh tangki penyimpanan baja yang khas. Dalam bidang tenaga angin, Vestas telah menciptakan 3D - konektor menara paduan aluminium yang dicetak yang membuat menara lebih ringan sambil menjaganya tetap kuat. Ini memotong emisi karbon dioksida hingga 12 ton per tahun untuk setiap turbin angin.
Pasar untuk memperbaiki peralatan pembangkit listrik tenaga panas bumi telah menjadi area pertumbuhan baru. Perusahaan panas bumi Islandia menggunakan teknologi DED untuk memperbaiki rotor turbin. Biaya perbaikan hanya 30% dari biaya mendapatkan suku cadang baru, dan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan pemeliharaan telah turun dari 21 hari menjadi 72 jam.
3, tiga hal utama yang membuat aplikasi skala besar - menjadi mungkin
1. Rekonstruksi Biaya: Mengubah "Barang Uji Mahal" menjadi "Opsi Terjangkau"
Kurva pengurangan biaya untuk peralatan cukup penting. Misalnya, harga peralatan SLM yang dibuat di Cina telah turun sebesar 40% dibandingkan dengan model asing. Juga, biaya satu BLT - S400 unit sistem laser triple telah disimpan di bawah 5 juta yuan. Tingkat pemulihan bubuk paduan titanium dari Hebei Iron and Steel Industry Intelligent Union adalah 98%, dan bubuk yang diciptakan kembali memenuhi standar ASTM F3001. Ini adalah contoh yang baik tentang cara mengatur sistem daur ulang material. Setiap ton bubuk daur ulang dapat mengurangi penambangan bijih primer sebesar 12 ton.
2. Langkah besar ke depan dalam standardisasi: beralih dari "kustomisasi sepotong tunggal" ke "produksi massal"
Sistem kontrol kualitas 9 langkah Siemens Energy telah membuat proses membuat bagian cetak 3D 99,97% stabil, dan total waktu operasional bagian turbin gasnya telah berlangsung lebih dari 1,5 juta jam. Proses mendapatkan sertifikasi industri mempercepat. Spesifikasi ASME BPVC sekarang berisi klausul untuk sertifikasi komponen pencetakan 3D, dan standar API 6A sekarang termasuk manufaktur aditif dalam ruang lingkup sertifikasi peralatan wellhead.
3. Bekerja Bersama untuk Lingkungan: Dari "Pulau Teknologi" hingga "Aliansi Industri"
Menjadi lebih umum bagi pembuat peralatan dan perusahaan energi untuk bekerja sama secara erat. Nikon SLM Solutions dan Siemens Energy telah bekerja bersama di laboratorium untuk menghasilkan paket proses khusus untuk turbin gas. Ini telah mempercepat pencetakan nikel - bagian paduan berbasis sebesar 25%. GH4169 High - bubuk paduan suhu yang Avic Maite dan Bolite bekerja bersama telah memungkinkan bilah turbin gas bertahan 95% selama mereka mau jika mereka dipalsukan.
4, jalur tantangan dan terobosan
1. Jalanan Teknis
Kita masih perlu mencari cara untuk membuat multi - pencetakan materi dengan logam. Teknologi pencetakan bimetal yang dibuat oleh bisnis EOS dapat membuat sambungan antara berbagai bahan yang 92% sekuat bahan dasar. Ini dimungkinkan karena perusahaan dapat dengan hati -hati mengelola batas fusi antara nikel - paduan berbasis dan stainless steel.
2. Kerjasama Industri
Membangun jaringan untuk manufaktur terdistribusi menjadi sangat penting. Platform bisnis digital Siemens Energy telah menghubungkan 50 pemasok yang diakui dari seluruh dunia dan menggunakan teknologi blockchain untuk berbagi parameter pencetakan di seluruh bisnis. Ini telah menyebabkan konsistensi komponen 99,2% dalam lingkungan pemasok multi -.
3. Mengembangkan bakat
Ada kesenjangan bakat besar di DFAM (desain untuk manufaktur aditif). Menggunakan alat optimasi topologi, tim desain aditif Siemens Energy telah memotong jumlah potongan komponen turbin gas sebesar 80% dan jumlah aliran udara pendingin sebesar 30%.