¿Cómo puede la impresión 3D de metal promover el desarrollo inteligente de equipos de energía?

1. Innovación de materiales: hacer los materiales que el equipo de energía inteligente necesita funcionar
Impresión 3D de metalVa más allá de los límites de los sistemas de materiales existentes y ofrece alternativas de material más inteligentes que funcionan mejor en condiciones duras. Por ejemplo, el proyecto de impresión 3D del recipiente de presión del reactor ACP100, que fue un esfuerzo conjunto entre el Instituto de Investigación y Diseño de Energía Nuclear de China y la tecnología aditiva sureña, utiliza tecnología aditiva de fusión eléctrica para hacer que las aleaciones basadas en níquel - son un 15% más resistentes a la radiación que las perdidas tradicionales. Al mismo tiempo, ha construido - en matrices de sensores que vigilan los cambios en el flujo de neutrones y la temperatura en tiempo real, lo que brinda soporte de datos para el control inteligente de los reactores nucleares.
Vestas usa 3D - Moldes de cuchilla de aleación de titanio impreso en el negocio de energía eólica. Estos moldes no solo reducen el tiempo que se necesita para hacer las cuchillas de 6 meses a 3 semanas, sino que también permiten que el molde reaccione al estrés a través del diseño de optimización de topología. Cuando las cuchillas son golpeadas por vientos severos, la estructura de la red dentro del molde extiende la tensión a través de la micro deformación. Esto hace que el equipo dure más y brinde advertencias de seguridad estructural del sistema de gestión de la salud de la turbina eólica.
Hay muchos ejemplos de avances tecnológicos en el ámbito de la energía de hidrógeno. La Universidad de Manchester produjo un tanque de almacenamiento compuesto de matriz de níquel de grafeno impreso 3D - que puede controlar inteligentemente la adsorción y la desorción de hidrógeno a través de la estructura de poros a nanoescala. Cuando la presión dentro del tanque de almacenamiento se vuelve demasiado alta, el recubrimiento de grafeno en la superficie del material construirá automáticamente una red conductora. Esto desencadenará el mecanismo de alivio de la presión. El "sistema de dispositivos de material" con sus tres niveles de respuesta inteligente hace que el transporte de energía de hidrógeno sea mucho más segura.
2. Innovación tecnológica: cambiar el gen inteligente de hacer equipos de energía
La impresión 3D de metal es la mejor manera de producir equipos de energía inteligente, ya que tiene cualidades "digitales nativas". Por ejemplo, en la producción de turbinas de gas, Siemens Energy utiliza la tecnología SLM colaborativa con láser multi - para combinar 18 láseres en un dispositivo. La IA optimiza la ruta de escaneo en tiempo real, y la compañía dice que esto hace que la fabricación de níquel - basada en cámaras de combustión de superaltas 40% más eficiente. Más crucialmente, el sistema gemelo digital puede importar fácilmente los más de 2000 puntos de datos de campo de temperatura que se crearon durante la impresión. Esto le permite construir un modelo de fatiga térmica durante toda la vida de la cámara de combustión, lo que hace posible hacer mantenimiento preventivo.
La impresora 3D de metal de metalfuse de Raise3D puede hacer accesorios del panel solar con una densidad de hasta 97% en el campo de los fotovoltaicos. Lo hace utilizando la tecnología FFF Fuse y desgratación del tratamiento de Post de sinterización -. La nueva idea es poner chips RFID directamente en las construcciones de accesorios. Los chips pueden realizar un seguimiento de las cosas como la temperatura del componente y la corriente mientras las plantas de energía solar están funcionando. Luego pueden enviar esta información a la nube a través de Internet de las cosas. Si el sistema ve que la eficiencia de generación de energía en un área determinada está disminuyendo anormalmente, automáticamente comenzará a hacer piezas de repuesto utilizando la impresión 3D. Esto creará un sistema de bucle cerrado -} para "monitorear la reparación del diagnóstico" que es inteligente y fácil de usar.
El cambio inteligente en la forma en que se hacen los elementos de combustible nuclear es mucho más importante como estándar. El asiento del tubo inferior del conjunto de combustible CAP 1400 elaborado por CNNC North Company que utiliza la tecnología SLM puede cambiar la velocidad de flujo del refrigerante en función de la potencia del reactor mediante el uso de Preafortunadamente
3. Digital Twin: Vinculación de los datos Meridian de los dispositivos de energía inteligente
Una revolución de "espejo digital" está ocurriendo en equipos de energía porque la impresión 3D de metal y la tecnología gemela digital se unen de nuevas maneras. La plataforma Predix de GE coloca sensores de fibra óptica en piezas de turbina de gas impresas en 3D, lo que le permite capturar 100,000 puntos de datos en tiempo real y hacer modelos digitales que son muy precisos. El sistema puede igualar las señales físicas con los modelos digitales en 0.1 segundos cuando el dispositivo real vibra anormalmente mientras funciona. Esto le permite encontrar la raíz del problema y hacer planes de reparación, reduciendo el tiempo de inactividad no planificado en un 65%.
El proyecto piloto de impresión 3D de Vestas en la industria de la energía eólica muestra cómo se pueden usar gemelos digitales en los negocios. El sistema puede predecir cuándo las piezas romperán con 72 horas de anticipación y programarán automáticamente el equipo de impresión 3D para hacer nuevos mediante la creación de un modelo digital de cada turbina eólica con más de 2000 parámetros, junto con datos meteorológicos y registros de operación y mantenimiento pasados. Este método reduce los costos operativos y de mantenimiento en un 22% y aumentó la generación de energía en un 3,8% dentro de los seis meses posteriores a la acción.
El uso de gemelos digitales en el área de energía nuclear es más avanzado - pensamiento. La iniciativa TCR en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en los Estados Unidos quiere hacer un gemelo digital con muchos campos físicos, como el transporte de neutrones e hidráulica térmica, imprimiendo un modelo de un núcleo de reactor. El sistema puede simular 100,000 potencias diferentes y encontrar automáticamente la mejor estrategia de control. Corta el tiempo de espera en un 40% y extiende el período del ciclo del combustible en un 25%, estableciendo las bases para las operaciones inteligentes del sistema de energía nuclear de cuarta generación.
4. Ecología industrial: hacer una red de equipos de energía inteligente que funcione juntos
La impresión 3D de metal está cambiando la forma en que se realiza el equipo de energía, creando una red inteligente de "servicio de fabricación de diseño". El trabajo de ConocoPhillips en Alaska es un buen ejemplo de esto: han configurado un taller de impresión 3D de metal móvil y lo combinaron con un sistema impulsado por AI - para predecir la demanda de piezas de repuesto. Esto les ha permitido hacer enchufes de quemador de turbina de gas de una manera inteligente en su propia área. Cuando el sensor del dispositivo ve que una parte se está desgastando más, el sistema llamará automáticamente el modelo 3D del inventario digital y configurará la fábrica de impresión más cercana para hacer nuevas piezas. Esto reduce el tiempo que le toma a la cadena de suministro responder de 30 semanas a 3 días.
La "red de impresión 3D distribuida de Longi Green Energy" es más cortante - borde en el campo de los fotovoltaicos. La compañía ha realizado "producción localizada+programación global" de piezas de repuesto mediante el uso de impresoras Rais3D Pro3 Plus en plantas de energía fotovoltaica en todo el mundo y combinándolas con el sistema de control remoto RaiseCloud. Si se rompe la caja de unión de una estación de alimentación, el sistema primero elegirá el nodo de impresión 3D más cercano para hacer repuestos. Al mismo tiempo, comenzará un análisis gemelo digital de lo que causó el problema para que no vuelva a suceder. Este concepto de "fabricación como servicio" (MAAS) ha hecho que las plantas de energía fotovoltaica hay un 40% más eficiente y hayan reducido el costo de la electricidad en $ 0.02 por kilovatio por hora.