미래의 에너지 산업에서 금속 3D 프린팅의 잠재적 인 응용은 무엇입니까?

1. 원자력 분야 : "핵심"기술은 전통적인 제조의 한계를 겪습니다.
원자력 발전소의 구성 요소는 매우 신뢰할 수 있어야합니다. 그들은 고온, 고압 및 강력한 방사선과 같은 매우 가혹한 상황에서 수행 할 수 있어야합니다. 복잡한 흐름 채널 구성을 만들 때 전통적인 방법은 절차에 어려움을 겪습니다. 하지만,금속 3D 프린팅기술은 층을 함께 융합하여 통합 성형을 수행 할 수 있습니다. 예를 들어, EBM (Electron Beam Melting) 기술로 제조 된 원자로 냉각수 펌프의 임펠러는 폭이 2mm 인 내부 냉각 채널을 가지고 있습니다. 표준 캐스팅 방법을 사용하여 이러한 수준의 정밀도로 구조를 만드는 것은 어렵습니다. 보다 결정적으로, 토폴로지 구조를 개선하면 3D 인쇄 임펠러가 표준 설계보다 30% 가벼워지고 동일한 전력에서 냉각 효율을 15% 증가시킵니다.
금속 3D 프린팅은 핵 연료 사이클에서 지르코늄 합금 클래딩 튜브의 발달을 밀고있다. 전통적인 지르코늄 합금 튜브를 만들기 위해 차가운 ​​롤링과 어닐링의 여러 패스가 필요합니다. 그러나 3D 인쇄 기술은 벽 두께가 0.3mm 인 얇은 - 벽으로 된 튜브를 즉시 얇게 만들 수 있으며, 조절 가능한 입자 방향과 40% 더 나은 방사선 팽창 저항성을 사용합니다. 2030 년까지 특정 원자력 회사는 비즈니스에 세계 최초의 3D 인쇄 지르코늄 합금 튜브 파일럿 생산 라인을 사용할 수 있기를 희망합니다.
2. 수소 산업은 "불가능한 삼각형"을 해결하기위한 핵심 도구입니다.
수소 에너지 사업은 안전, 비용 및 효율성의 "불가능한 삼각형"에 반대합니다. Metal 3D Printing Technology는 재료를 변경하고 구조를 최적화하여 획기적인 답변을 제공합니다. 바이폴라 플레이트는 물에서 수소를 만드는 양성자 교환 막 전해질의 가장 중요한 부분입니다. 유량 채널 설계는 수소가 얼마나 효율적으로 이루어지는 지에 직접적인 영향을 미칩니다. 기존 스탬핑 방법으로 마이크로 미터 - 레벨 채널 정확도를 얻기가 어렵습니다. 그러나 3D 인쇄 티타늄 합금 바이폴라 플레이트는 채널 폭을 1mm에서 0.2mm로 줄일 수있어 전기 분해가 8% 더 효율적입니다. 새로운 에너지 회사는 3D 프린팅 기술을 사용하여 양극판 제작 비용을 60% 줄였습니다. 단일 탱크는 이제 1000nm³/h 이상의 수소를 만들 수 있습니다.
3D 프린팅 기술은 - 압력 가스 수소 저장 탱크를 가볍게 만들고 있으며, 이는 수소 저장 공정에서 큰 발전입니다. 토폴로지 최적화 설계를 사용하여, 탄소 섬유 포장 저장 탱크의 금속 내벽 두께는 8mm에서 5mm로 절단 될 수 있습니다. 이것은 탱크의 압력 용량을 70mpa로 유지하고 단위 질량 당 수소 저장 밀도를 15%증가시킵니다. 3D 프린팅 기술이 티타늄 합금 라이너 상단에 탄탈 룸 코팅을 인쇄하는 것과 같은 재료를 서로 다른 재료로 바꿀 수 있다는 것이 훨씬 더 인상적입니다. 이로 인해 수소 손상의 위험이 90% 줄어들고 저장 탱크의 수명이 20 년으로 연장됩니다.
3. 재생 에너지 : 청정 에너지 장비가 만드는 방식 변화
풍력 발전의 세계에서 금속 3D 프린팅은 크고 가벼운 물건을 갖는 문제를 제거하고 있습니다. 예를 들어, 표준 위조 방법은 15mW 해상 풍력 터빈의 메인 샤프트를 만들려면 120 톤의 강철 잉곳이 필요하지만 재료의 40% 미만을 사용합니다. 그러나 3D 프린팅 기술은 중공 구배 구조를 사용하여 메인 샤프트의 무게를 45 톤에서 28 톤으로 낮추고 생체 모방 격자 배열을 통해 표준 설계보다 2.3 배 더 오래 지속될 수 있습니다. 세계 최대의 SLM 금속 3D 프린팅 공장은 풍력 발전 회사에 의해 개발되었습니다. 하나의 기계는 폭이 2.5 미터 인 원형 부품을 인쇄 할 수 있으며 공장은 매년 500 개의 풍력 터빈에 충분한 부품을 만들 수 있습니다.
3D 프린팅 기술의 혁신은 또한 태양 광 사업에 도움이됩니다. 금속 3D 프린팅은 페 로브 스카이 트 세포의 생산에서 나노 스케일 전극 패턴을 만들 수 있습니다. 이것은 광 - 층의 두께를 500nm에서 200nm까지 흡수하는데, 이는 셀 전환 효율을 33%이상으로 증가시킨다. d 인쇄 기술은 전통적인 포토 리소그래피 방법을 할 수없는 곡선 셀 구조를 만들 수 있으며, 이는 통합 광선 전리 (BIPV)를 새로운 방식으로 만들 수있다. 한 연구자들은 구리 인듐 갈륨 셀레 나이드 (CIGS) 박막을 인쇄하기위한 맞춤형 도구를 고안했습니다. 이것은 단일 세포 결제를 72 시간에서 재료까지 8 시간으로 인쇄하는 데 걸리는 시간을 줄입니다.
4. 지열 발달 : 힘든 조건에서 제조 암호를 입력하는 방법
시추 도구는 지열 전기를 생성하기 위해 매우 높은 온도와 부식을 견딜 수 있어야합니다. 350도에서 전통적인 니켈 - 기반 합금 드릴 비트는 지열 액의 응력 부식으로 인해 균열 될 수 있습니다. 그러나, 3D 프린팅 기술은 조성 구배 설계를 통해 드릴 비트 표면에 0.5mm 두께의 텅스텐 몰리브덴 합금 강화층을 생성 할 수 있습니다. 이것은 작업 온도를 500 도로 높이고 서비스 수명을 3 배로 늘립니다. 지열 개발 회사가 3D 프린트 드릴 비트를 사용하기 시작했을 때, 단일 우물을 파는 비용은 1,200 만 위안에서 750 만 위안으로 하락했으며, 드릴을 40%하락했습니다.
EGS (Enhanced Geothermal Systems)에서 3D 프린팅은 스마트 인공 열 저장을 구축하는 데 도움이됩니다. 작은 채널로 가이드 플레이트를 인쇄하면 주입 된 물이 형성에서 흐르는 위치를 정확하게 조절할 수 있습니다. 이것은 열 추출에 25% 더 효율적입니다. 더욱 혁신적인 것은 3D 프린팅 기술이 온도 및 압력 데이터를 실시간으로 추적 할 수있는 센서를 사용하여 스마트 한 우물 완성 도구를 만들어 지열 자원을 관리하는 방법에 대한 결정을 내릴 수 있다는 것입니다.