Principalmente, la tecnología de impresión 3D de metal consiste en deposición directa de energía (como LENTES que forman redes de ingeniería láser) y fusión en lecho de polvo (como fusión selectiva por láser SLM y fusión por haz de electrones EBM). La tecnología de deposición de energía directa implica rociar alambre o polvo metálico directamente sobre un sustrato, fundirlo con una fuente de calor y depositarlo para construir una estructura tridimensional; la tecnología de fusión en lecho de polvo funde selectivamente capas de polvo metálico mediante un haz de alta-energía (láser o haz de electrones); El apilamiento capa-por-capa forma un sólido-dimensional. Entre los principales beneficios de esta tecnología se encuentran una gran libertad de diseño, una gran capacidad de fabricación para construcciones difíciles, una alta tasa de uso de materiales y un ciclo de producción rápido.
Las bajas tasas de utilización de materiales surgen de las técnicas tradicionales de procesamiento de metales que a menudo producen una gran cantidad de materiales de desecho y desecho. Además, al emplear solo los recursos necesarios para construir elementos, la tecnología de impresión 3D de metal utiliza una técnica de apilamiento capa-por-capa, lo que reduce drásticamente el desperdicio de material. Por ejemplo, los métodos convencionales pueden requerir fundir primero toda la pieza en bruto, luego un procesamiento mecánico exhaustivo, y la tasa de uso de material puede ser inferior al 50% cuando se fabrican componentes de equipos energéticos con estructuras interiores intrincadas. Basada en modelos de diseño, la tecnología de impresión 3D de metal puede producir piezas con precisión; además, la tasa de uso de materiales puede aumentar hasta superar el 80%-90%. El uso de la impresión 3D de metal puede ayudar a ahorrar muchos gastos de materiales metálicos anualmente al tener en cuenta algunas uniones de tuberías complejas en equipos de energía nuclear.
La tecnología de impresión 3D en metal puede acortar los procesos de fabricación y montaje de componentes de equipos energéticos. La fabricación tradicional típica requiere varios procesos-fabricación de moldes, fundición, forjado, procesamiento mecánico y ensamblaje-cada uno de los cuales exige una gran inversión de tiempo, mano de obra y recursos materiales. Al combinar varios componentes en un solo conjunto, la tecnología de impresión 3D puede lograr un moldeado integrado y minimizar la necesidad de técnicas de ensamblaje y conectores. Para las turbinas eólicas, por ejemplo, la fabricación de palas convencional requiere componentes fabricados de forma independiente, incluida la carcasa de la pala, la viga y la placa del alma, y luego combinarlos. La impresión directa de aspas integradas con estructuras internas complicadas y formas óptimas utilizando tecnología de impresión 3D de metal no solo mejora el rendimiento de las aspas sino que también agiliza el proceso de fabricación y reduce los costos de producción.
Tres de ellos reducen los gastos de fabricación y mantenimiento de equipos.
La tecnología de impresión 3D para metal puede generar canales de enfriamiento y estructuras interiores complicados para los componentes de los equipos de energía, mejorando así el rendimiento de disipación de calor y la confiabilidad del equipo y reduciendo así la ocurrencia de fallas en el equipo. Por ejemplo, las palas de turbina impresas en 3D-utilizadas en turbinas de gas tienen diseños de canales de enfriamiento maximizados que pueden reducir de manera eficiente la temperatura de las palas, extender su vida útil y ahorrar tiempo de inactividad del equipo y costos de mantenimiento resultantes del daño de las palas.
Mantenimiento de equipos: la tecnología de impresión 3D de metal puede fabricar rápidamente piezas de repuesto para componentes rotos, acortar los ciclos de mantenimiento y reducir los gastos de mantenimiento para la reparación y rehabilitación de algunos equipos energéticos obsoletos. Por ejemplo, algunos equipos importantes de los reactores nucleares tienen una vida útil más larga y los componentes podrían sufrir desgaste o corrosión. Las técnicas de mantenimiento convencionales podrían requerir la compra de piezas en el extranjero, que no sólo cuestan más sino que también tienen un tiempo de entrega prolongado. Los componentes necesarios se pueden producir rápidamente en el sitio-y el equipo se puede restaurar rápidamente a la normalidad mediante tecnología de impresión 3D de metal.
Varios consumidores tienen diversas necesidades en cuanto a las especificaciones, el rendimiento y el diseño de los equipos energéticos; La demanda del sector energético es variada e impredecible. Las demandas de producción personalizadas de equipos energéticos pueden satisfacerse y lograrse la fabricación bajo demanda con tecnologías de impresión 3D de metal. Según las solicitudes de los consumidores, las empresas pueden crear productos en-tiempo real, evitando así el retraso en el inventario resultante de la producción en masa y reduciendo los gastos de inventario. En el ámbito de la generación de energía solar, por ejemplo, los criterios de diseño para los soportes de paneles solares cambian según las circunstancias del recurso de energía solar y el entorno de instalación en diversas áreas. Los soportes apropiados se pueden personalizar rápidamente según las necesidades particulares mediante el uso de impresión metálica en 3D, lo que reduce la presión de inventario y la ocupación de capital. Recortar gastos en I+D y acortar el ciclo mediante
El desarrollo de equipos energéticos depende fundamentalmente de la creación rápida de prototipos. La producción rápida de prototipos de equipos posible gracias a la impresión metálica en 3D ayuda al personal de I+D a validar y mejorar rápidamente los diseños, reduciendo así el ciclo de I+D. Reducir la frecuencia de cambios sucesivos y producción de prueba durante el proceso de I+D ayuda a minimizar los gastos de I+D. Por ejemplo, la tecnología de impresión 3D puede crear rápidamente prototipos de palas con varios esquemas de diseño para pruebas en túneles de viento y evaluación del rendimiento, lo que permite una decisión rápida sobre el esquema de diseño ideal y acelera el tiempo de comercialización de las nuevas turbinas eólicas.
Los tipos de materiales ahora accesibles para la impresión 3D de metal son algo limitados y algunos de ellos no pueden satisfacer completamente las necesidades de los equipos energéticos en condiciones exigentes, incluidas altas temperaturas, altas presiones y corrosión severa.
Coste del equipo El gran gasto de los equipos de impresión 3D en metal y su mantenimiento restringe su uso generalizado en el sector energético.
Control de calidad: Los desafiantes procesos de inspección y control de calidad en la impresión 3D de metal pueden provocar defectos como poros y grietas, que comprometen la confiabilidad y el rendimiento de los componentes.
Especificaciones estándar: El uso de la tecnología de impresión 3D de metal en el sector energético actualmente carece de estándares y especificaciones consistentes, lo que produce una calidad de producto desigual y crea ciertos problemas para la certificación y el uso del producto.
Plan de respuesta; Investigación y desarrollo de materiales: invertir más en investigación y desarrollo de materiales metálicos de impresión 3D, así como en nuevos materiales de alto-rendimiento adecuados para el sector energético. Métodos como la modificación de materiales y la aleación ayudan a aumentar la resistencia, la resistencia a la corrosión y la resistencia a altas-temperaturas de los materiales.
Se logra una mejora constante de la tecnología de los equipos de impresión 3D de metal, una mejora de la velocidad de impresión, la precisión y la eficiencia de producción del equipo, reduciendo así el costo del equipo. Fortalecer el mantenimiento y la gestión de equipos al mismo tiempo para aumentar su confiabilidad y estabilidad.
Tecnología para el control de calidad: utilizando-tecnologías de inspección de vanguardia, incluidas pruebas de rayos X-, pruebas ultrasónicas, etc., se crea un sistema de control e inspección de calidad exhaustivo para la impresión 3D de metal para monitorear y evaluar constantemente la calidad de los componentes durante el proceso de impresión.
Los grupos industriales, los institutos de investigación y las empresas deberían aumentar la cooperación para crear conjuntamente estándares y requisitos para la impresión 3D de metales en el sector energético, garantizando así la calidad y seguridad de los productos.
https://www.china-3dprinting.com/metal-impresión-3d/la-combinación-de-aleación-de-aluminio-y-3d.html