Was sind die potenziellen Anwendungen des Metall -3D -Drucks in der zukünftigen Energieindustrie?

1. Kernenergiefeld: Die "Kern" -Technologie durchbricht die Grenzen der traditionellen Fertigung
Komponenten in Kernkraftwerken müssen sehr zuverlässig sein. Sie müssen in sehr harter Situationen wie hohen Temperaturen, hohen Drücken und starker Strahlung auftreten können. Bei komplexen Flusskanalkonstruktionen haben traditionelle Methoden Probleme mit dem Verfahren. Jedoch,Metall 3D -DruckTechnologie kann integriertes Formteil durchführen, indem Schichten zusammen verschmelzen. Zum Beispiel hat das Laufrad einer Kernreaktorkühlmittelpumpe mit E -Elektronenstrahlschmelzen (EBM) -Technologie einen internen Kühlkanal, der nur 2 mm breit ist. Es ist schwierig, Strukturen mit dieser Präzisionsniveau unter Verwendung von Standardgussmethoden herzustellen. Wester ist die Verbesserung der Topologiestruktur das 3D -Druckrad um 30% leichter als Standard -Designs und erhöht die Kühlungseffizienz bei derselben Leistung um 15%.
Metall -3D -Druck treibt die Entwicklung von Zirkoniumlegierungsschläuchen im Kernbrennstoffzyklus vor. Es braucht mehrere Pässe mit kaltem Rollen und Glühen, um traditionelle Zirkoniumlegierungsrohre herzustellen. Die 3D -Drucktechnologie kann jedoch dünne {{4} }mauerte Röhrchen mit einer Wandstärke von 0,3 mm sofort mit verstellbarer Kornorientierung und 40% besseren Strahlungsschwellungswiderstand machen. Bis 2030 hofft ein bestimmtes Kernkraftunternehmen, die weltweit erste 3D -gedruckte Produktionslinie für das Geschäft mit Zirkoniumlegierung zu nutzen.
2. Die Wasserstoffindustrie ist ein wichtiges Instrument zur Lösung des "unmöglichen Dreiecks".
Das Wasserstoffenergiegeschäft steht vor dem "unmöglichen Dreieck" von Sicherheit, Kosten und Effizienz. Die Metall -3D -Drucktechnologie bietet eine bahnbrechende Antwort, indem die Materialien geändert und die Struktur optimiert werden. Die bipolare Platte ist der wichtigste Teil der Protonenaustauschmembranelektrolyseure, die Wasserstoff aus Wasser herstellen. Sein Flow -Kanal -Design hat einen direkten Einfluss darauf, wie effizient Wasserstoff hergestellt wird. Es ist schwierig, das Micrometer - -Kanalgenauigkeit mit herkömmlichen Stempelmethoden zu erhalten. Bipolare Platten mit 3D -gedruckter Titanlegierung können jedoch die Kanalbreite von 1 mm auf 0,2 mm reduzieren, wodurch die Elektrolyse um 8% effizienter wird. Ein neues Energieunternehmen hat die Kosten für die Herstellung von bipolaren Platten mithilfe der 3D -Drucktechnologie um 60% gesenkt. Ein einzelner Tank kann jetzt mehr als 1000 nm³/h Wasserstoff herstellen.
Die 3D -Drucktechnologie macht hoch - Druckgas -Wasserstoff -Lagertanks leichter, was im Wasserstoffspeicherprozess ein großer Schritt nach vorne ist. Unter Verwendung von Topologie -Optimierungsdesign kann die Metall -Innenwanddicke von mit Kohlefasern verpackten Lagertanks von 8 mm auf 5 mm geschnitten werden. Dies hält die Druckkapazität der Tanks bei 70 MPa und erhöht die Wasserstoffspeicherdichte pro Masse der Einheit um 15%. Noch beeindruckender ist, dass die 3D -Drucktechnologie unterschiedliche Materialien voneinander zu einem anderen ändern kann, ein solches Druck auf einer Tantal -Beschichtung auf der Spitze eines Titan -Legierungs -Liners. Dies senkt das Risiko einer Wasserstoffverspräche um 90% und verlängert die Lebensdauer von Lagertanks auf 20 Jahre.
3.. Erneuerbare Energien: Veränderung der Art und Weise, wie saubere Energiegeräte vorgenommen werden, wird vorgenommen
In der Welt der Windkraft wird Metall 3D -Druck das Problem los, Dinge zu haben, die sowohl groß als auch Licht sind. Beispielsweise benötigen Standard -Schmiedemethoden 120 Tonnen Stahlimperien, um die Hauptwelle einer 15 -MW -Offshore -Windkraftanlage herzustellen. Sie verwenden jedoch nur weniger als 40% des Materials. Die 3D -Drucktechnologie verwendet jedoch eine Hohlgradientenstruktur, die das Gewicht der Hauptwelle von 45 Tonnen auf 28 Tonnen senken und sie 2,3 -mal länger dauern als Standard -Designs durch biomimetische Gitteranordnungen. Die weltweit größte SLM -Metall -3D -Druckpflanze wurde von einem Windkraftunternehmen entwickelt. Eine Maschine kann kreisförmige Teile drucken, die 2,5 Meter breit sind, und die Fabrik kann jedes Jahr genügend Teile für 500 Windkraftanlagen herstellen.
Durchbrüche in der 3D -Drucktechnologie helfen auch dem Photovoltaikgeschäft. Metall -3D -Druck kann nanoskalige Elektrodenmuster bei der Herstellung von Perovskitzellen machen. Dies reduziert die Dicke des Lichts - absorbierende Schicht von 500 nm auf 200 nm, was die Zellumwandlungseffizienz auf über 33%. 3 D -Drucktechnologie erhöht, kann gekrümmte Zellstrukturen erzeugen, die herkömmliche Photolithographie -Methoden können, die neue Wege zur Erstellung integrierter Photovoltaiks (BIPv) erstellen können (BIPVV). Eine Gruppe von Forschern hat maßgeschneiderte Werkzeuge zum Drucken von Kupfer -Indium -Gallium -Selenid -Dünnfilmen (CIGS) entwickelt. Dies verknüpft die Zeit, in der ein einzelner Zellkomposit von 72 Stunden bis zu Materialien bis zu 8 Stunden druckt.
V.
Bohrwerkzeuge müssen in der Lage sein, sehr hohe Temperaturen und Korrosion standzuhalten, um geothermische Elektrizität zu erzeugen. Bei 350 Grad dürften herkömmliche Nickel - -basierte Legierungsbohrbits aufgrund von Spannungskorrosion in geothermischen Flüssigkeiten knacken. Die 3D -Drucktechnologie kann jedoch eine 0,5 mm dicke Wolfram -Molybdän -Legierungs -Verstärkungsschicht auf der Oberfläche des Bohrbits durch Zusammensetzungsgradientendesign erzeugen. Dies erhöht die Arbeitstemperatur auf 500 Grad und verdreifacht die Lebensdauer. Als eine Geothermie -Entwicklungsfirma mit 3D -gedruckten Bohrbits begann, gingen die Kosten für das Graben eines einzelnen Brunnens von 12 Millionen Yuan auf 7,5 Millionen Yuan und die Zeit, die es brauchte, um den Bohrloch um 40%zu bohren.
In verbesserten Geothermie -Systemen (EGS) trägt der 3D -Druck dazu bei, intelligente künstliche thermische Speicherung aufzubauen. Durch das Drucken einer Führungsplatte mit winzigen Kanälen können Sie genau regulieren, wo das injizierte Wasser in der Formation fließt. Dies macht es 25% effizienter beim Extrahieren von Wärme. Noch innovativer ist, dass die 3D -Drucktechnologie mit Sensoren, die die Temperatur- und Druckdaten in Echtzeit nachverfolgen können, intelligente Tools für Brunnen machen und dazu beitragen, Entscheidungen darüber zu treffen, wie geothermische Ressourcen verwaltet werden.