금속 3D 프린팅이 에너지 산업의 생산 모드를 변경할 수 있습니까?

도약 개발 : 실험실에서 산업 현장으로의 기술 발전
의 용량금속 3D 프린팅설계와 제조를 결합하는 것이 주요 이점입니다. 금속 3D 프린팅은 계층에 의해 금속 분말 또는 와이어 레이어를 쌓아서 3D 디지털 모델을 물리적 부품으로 즉시 변환하지만 전통적인 에너지 장비 생산에는 곰팡이 개발, 다중 프로세스 처리, 어셈블리 및 용접을 포함한 복잡한 절차가 필요합니다. 예를 들어, 원자력 산업에서 미국의 Oak Ridge National Laboratory는 기존 방법을 사용하여 제조하는 데 2 ​​년이 걸렸던 3 개월 안에 원자로 코어 프로토 타입을 완료함으로써 가혹한 환경에서 구성 요소 생산에서 DED (Directed Energy Deposition) 기술의 효율성 이점을 입증했습니다.
기술 반복은 물질 적응성 측면에서 초기 제약을 극복했습니다. BJT (Bonding Agent Jetting) 공정은 소결 매개 변수를 최적화함으로써 99.5%의 밀도를 갖는 니켈 - 기반의 높은 - 온도 합금 블레이드를 성공적으로 인쇄하여 1200 도로 가스 터빈의 높은- 온도 환경 요구 사항을 충족시켰다. 전자 빔 용융 (EBM) 기술은 텅스텐 및 몰리브덴과 같은 내화 금속을 처리하여 핵 연료 클래딩 튜브의 제조주기를 60%감소시킬 수 있습니다. 전기 커넥터 및 모터 열 소산 구조와 같은 필수 부품을 효과적으로 제조하여 순수한 구리 재료의 높은 반사율을 극복하고 새로운 에너지 차량에서 전기 구동 시스템의 열 관리를위한 접지 - 브레이킹 솔루션을 제공하는 녹색 레이저 금속 3D 프린팅 시스템이 더 주목할 만합니다.
에너지 생산의 패러다임 전환의 끝
금속 3D 프린팅은 기존 에너지 부문을 오랫동안 고난해온 "불가능한 삼각형"문제를 해결하고 있습니다. 체코 원자력 에너지 회사 Š Koda JS는 대형 금속 3D 프린터를 사용하여 48 시간 내에 600kg의 원자로 압력 용기 헤드를 생산하여 러시아 - 우크라이나 분쟁에 의해 공급망 파괴 동안 전통적인 주조 과정에 비해 72%를 절약했습니다. 에너지 사업은 - 사이트에서 중요한 구성 요소를 빠르게 대체 하고이 "분산 제조"개념 덕분에 중앙 공장에 대한 의존도를 제거 할 수 있습니다.
재생 에너지 기술의 새로운 발전은 더 파괴적입니다. 역사상 풍력 터빈을위한 최초의 3D 인쇄 디지털 라이브러리가 생성되면서 Vestas Wind Systems는 모든 공장이 마크 포지 된 X7 탄소 섬유 프린터를 사용하여 균일 블레이드 커넥터를 만들 수 있도록 만들었습니다. 연간 100,000 개 이상의 조각을 생산함으로써 실패율은 3.2%에서 0.5%로 감소했습니다. 기존의 결정질 실리콘 태양 전지판의 평평한 구조는 태양 에너지 분야에서 3D 프린팅 기술의 한계 중 하나입니다. 단위 면적당 광 캡처 효율은 생체 모방 트리와 유사한지지 설계를 사용하여 23% 증가합니다. 인쇄 된 Ultra - Thin Glass 기술과 함께 사용되면 태양열 모듈 중량이 40% 감소합니다.
에너지 저장 시스템은 소액 혁명을 겪습니다
에너지 부문에 대한 금속 3D 프린팅의 영향은 에너지 저장 기술의 한계를 밀고있는 미세 구조를 수정할 수있는 능력으로 인해 대규모 부품 생산을 넘어 확장됩니다. 연구자들은 선택적 레이저 용융 (SLM) 기술을 사용하여 리튬 - 이온 배터리 전극의 기공 구조를 정확하게 사용자 정의 할 수 있으며, 이는 충전 속도를 세 배로 늘릴 것이다. 흐름 배터리의 3D - 인쇄 된 바이폴라 플레이트 흐름 채널 설계는 전해질 활용을 18% 늘리고 시스템 에너지 밀도가 45Wh/L을 능가합니다.
견고한 - 상태 배터리 기술의 혁신은 훨씬 더 놀랍습니다. 인터레이어 이온 채널의 크기를 조절함으로써, 3D 시스템 및 Toyota와 파트너십을 통해 생성 된 Solid - State Electrolyte 3D 인쇄 방법은 상업용 액체 전해질과 일치하여 실온 이온 전도도를 10mms/cm로 상승시킵니다. 금속 3D 프린팅은 원자 수준에서 거시적 수준까지 구조를 관리 할 수 ​​있기 때문에 에너지 저장 기술의 물리적 제약을 극복하기위한 중요한 도구입니다.
생태계를 재건하고 산업 체인을 재구성합니다
에너지 부문의 "규모의 경제"에서 "범위의 경제"로의 전환은 금속 3D 프린팅에 의해 추진되고 있습니다. 대형 국내 항공기의 티타늄 합금 구조 구성 요소는 백금 기술에 의해 생산되었습니다. 전달주기는 18 개월에서 3 개월로 단축되었고 토폴로지 최적화 설계에 의해 조각 수가 127에서 1으로 줄어들었다. "단순화 된 복잡한 구조"의 제조 논리는 가벼운 에너지 장비 설계에도 사용될 수 있습니다. General Electric은 해상 오일 플랫폼에서 금속 3D 프린트 터보 차저 로터를 사용하여 LNG 압축기의 효율을 5% 포인트로 향상시키고 일반적인 단조 부품과 비교할 때 중량을 35% 줄입니다.
클라우드 제조 및 장비 임대와 같은 새로운 형태의 출현으로 인해 기술이 더욱 인기를 얻었습니다. 중소형 - 크기의 에너지 회사는 이제 Chuangxiang의 "Metal 3D Printing"플랫폼 덕분에 상당한 투자를하지 않고도 높은 - 최종 제조 기능에 액세스 할 수 있습니다. Siemens 및 Platinum Technology는 인쇄 수율을 68%에서 92%로 향상시키는 산업 - 등급 시스템을 개발하기 위해 협력하여 다가올 필드 커플 링 분석을 허용하며 독립적 인 프로세스 시뮬레이션 소프트웨어를 통합합니다. 전통적인 에너지 장비 제조의 자본 제한은이 서비스 - 지향적 시프트에 의해 분류되고 있습니다.