¿Cómo puede la tecnología de impresión 3D de metal ayudar a la industria energética a cumplir con los requisitos ambientales?

1. Revolución material: de "fabricación sustractiva" a "apilamiento preciso"
La falsificación, el fundición y el mecanizado son ejemplos de técnicas sustractivas que se utilizan para hacer equipos de energía tradicionales. Estos procesos generalmente usan menos del 30% del material. Por ejemplo, los procesos de fresado tradicionales deben eliminar el 95% de los billets de aleación de titanio para hacer cuchillas de turbina para motores de aeronaves. Platinum Lite, por otro lado, utiliza tecnología selectiva de fusión láser (SLM) para hacer cuchillas de aleación de titanio, lo que aumenta la utilización del material de 10% a 20% a más del 90% y hace que cada una parte sea un 20% más ligera. Muchas empresas en el sector energético han utilizado este enfoque de producción "en - crecimiento de la demanda".
GE hace que el níquel - se basa en alto - Piezas de la cámara de combustión de aleación de temperatura para turbinas de gas que utilizan tecnología de fusión del haz de electrones (EBM), que reduce la cantidad de material utilizado en el 60%. Al mismo tiempo, se juntan 12 elementos separados para hacer una estructura completa, que reduce el tiempo de ensamblaje en un 80%.
Vestas emplea conectores de torre de aleación de aluminio impresos en 3D optimizados en topología en su equipo de energía eólica. Estos conectores son un 35% más ligeros que los regulares, pero igual de fuertes. También cortan las emisiones de dióxido de carbono en 12 toneladas por año para cada turbina eólica.
Westinghouse Electric ha producido un tubo de revestimiento de aleación de circonio impreso en 3D para equipos de energía nuclear. El diseño de la estructura de red de este tubo hace que el enfriamiento sea un 15% más eficiente y reduzca las posibilidades de que las microgrietas ocurran durante la soldadura estándar en un 90%.
2. Innovación tecnológica: del "proceso largo" a la "cadena corta"
Hacer equipos de energía tradicionales toma de 12 a 15 pasos, como hacer mohos, tratar térmicamente y tratar la superficie. La tecnología de impresión 3D de metal, por otro lado, reduce el proceso a 3 a 5 pasos. Este cambio es más notable en la industria aeroespacial comercial:
Blue Arrow Aerospace hace inyectores de cámara de empuje utilizando la tecnología SLM, que reduce el ciclo de producción habitual de 6 meses hasta 15 días y ahorra 2 millones de yuanes en gastos de desarrollo de moho.
Equipo para almacenar y mover hidrógeno: el 3D -} de titanio impreso de Linde Group Altú de titanio impreso alto - El tanque de almacenamiento de hidrógeno a presión tiene una estructura de red biomimética que aumenta la densidad de almacenamiento de hidrógeno a 6.2WT%, que es 40% mayor que los tanques de almacenamiento de acero típicos. También usa un 55% menos de energía para hacer.
Islandia Geothermal Company emplea la tecnología láser cerca de la forma neta (lente) para fijar los rotores de turbina. Esto cuesta solo el 30% de lo que costaría comprar piezas nuevas, y reduce el tiempo de mantenimiento de 21 días a 72 horas.
3. Breakthrough: desde la "experiencia impulsada" hasta la tecnología de impresión 3D de metal "empoderada de datos" ha roto los límites de la fabricación tradicional cuando se trata de la complejidad del diseño. Al combinar algoritmos de diseño generativo y tecnología de optimización de topología, ha creado una nueva generación de equipos de energía eficientes:
Sistema de enfriamiento que puede cambiar: Siemens Energy agrega 3D - canales de enfriamiento interior complicados impresos a las cuchillas de turbina de gas. Esto reduce el flujo de aire de enfriamiento en un 30% y aumenta la eficiencia térmica en 1.2 puntos porcentuales. Cada unidad reduce las emisiones de dióxido de carbono en más de 5,000 toneladas al año.
Uso de la estructura de la red: el Instituto de Ingeniería de Procesos, Academia de Ciencias de China, produjo un intercambiador de calor poroso de titanio poroso impreso 3D - que reduce la pérdida de calor en un 25% en los sistemas de generación de potencia térmica solar y eleva la eficiencia general del sistema al 82%.
Haciendo materiales de gradiente: el revestimiento de cámara de combustión de combustión de material funcional de titanio/aluminio realizado por la Universidad Politécnica del Noroeste utiliza tecnología SLM para cambiar su composición continuamente. Tiene un coeficiente de expansión térmica de 0.1% a una temperatura alta de 1200 grados y dura tres veces más que los materiales tradicionales.
4. Economía circular: pasar de "consumo lineal" a "regeneración de circuito cerrado"
Para la industria energética, la tecnología de impresión 3D de metal ha creado un ecosistema de bucle -} cerrado de "Materiales de productos de productos de materiales".
Reciclaje de piezas antiguas: la Unión Inteligente de la industria de Hebei Iron and Steel tiene una técnica para reciclar el polvo de metal que puede elevar la tasa de recuperación de las piezas de aleación de titanio impresas 3D - que se han arrojado al 98%. El rendimiento del polvo rehade cumple con los criterios ASTM F3001. Cada tonelada de polvo reciclado puede reducir la minería del mineral primario por 12 toneladas.
Uso del material de borde: el sistema de recuperación automatizado de polvo de Platinum Technology regresa más del 95% del polvo utilizado para hacer piezas aeroespaciales, lo que reduce el costo del polvo por componente en un 40%.
Colaboración entre industrias: BMW Group y EOS trabajan juntos para convertir los chips de aleación de titanio utilizados en la industria automotriz en materias primas para sujetadores de equipos de energía eólica. Esto crea una cadena de la industria circular que puede procesar 200 toneladas de material por año.

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