In che modo la stampa 3D in metallo può promuovere lo sviluppo intelligente di apparecchiature energetiche?

1. Innovazione dei materiali: realizzare i materiali che le attrezzature energetiche intelligenti devono funzionare
Stampa 3D in metalloVa oltre i limiti dei sistemi di materiale esistenti e offre alternative di materiale più intelligenti di energia che funzionano meglio in condizioni difficili. Ad esempio, il progetto di stampa 3D di pressione del reattore ACP100, che è stato uno sforzo congiunto tra il Cina Nuclear Power Research and Design Institute e la tecnologia additiva meridionale, utilizza la tecnologia additiva per fusione elettrica per realizzare leghe a base di nichel - che sono più resistenti al 15% alle radiazioni tradizionali rispetto ai perordinamenti tradizionali. Allo stesso tempo, ha costruito - in array di sensori che tengono d'occhio le variazioni di flusso e temperatura dei neutroni in tempo reale, dando supporto ai dati per il controllo intelligente dei reattori nucleari.
Vestas utilizza 3D - stampi in legno in lega di titanio stampato nel settore dell'energia eolica. Questi stampi non solo riducono il tempo necessario per realizzare le lame da 6 mesi a 3 settimane, ma consentono anche allo stampo di reagire allo stress attraverso il design dell'ottimizzazione della topologia. Quando le lame sono colpite da forti venti, la struttura reticolare all'interno dello stampo diffonde lo stress attraverso la micro deformazione. Ciò rende l'attrezzatura durare più a lungo e fornisce gli avvisi di sicurezza strutturale di gestione della salute delle turbine eoliche.
Ci sono molti esempi di progressi tecnologici nel regno dell'energia idrogeno. L'Università di Manchester ha prodotto un serbatoio 3D - matrice di nichel di grafene stampata che può controllare in modo intelligente l'adsorbimento dell'idrogeno e il desorbimento attraverso la struttura dei pori in nanoscala. Quando la pressione all'interno del serbatoio di stoccaggio diventa troppo elevato, il rivestimento di grafene sulla superficie del materiale costruirà automaticamente una rete conduttiva. Questo scatenerà il meccanismo di rilievo della pressione. Il "sistema di dispositivi materiali" con i suoi tre livelli di risposta intelligente rende il trasporto di energia idrogeno molto più sicura.
2. Innovazione tecnologica: cambiare il gene intelligente della creazione di attrezzature energetiche
La stampa 3D in metallo è il modo migliore per produrre attrezzature energetiche intelligenti poiché ha qualità "native digitali". Ad esempio, nella produzione di turbine a gas, Siemens Energy utilizza la tecnologia SLM collaborativa laser multi - per combinare 18 laser in un solo dispositivo. L'intelligenza artificiale ottimizza il percorso di scansione in tempo reale e la società afferma che ciò rende la produzione di nichel - basate su SuperAlloys Combustion Chambers più efficiente del 40%. Più fondamentalmente, il sistema gemello digitale può facilmente importare i punti dati del campo di temperatura più di 2000 che sono stati creati durante la stampa. Ciò ti consente di costruire un modello di fatica termica per l'intera vita della camera di combustione, che consente di eseguire la manutenzione preventiva.
La stampante 3D in metallo Metalfuse di Raise3D può creare apparecchi per pannelli solari con una densità fino al 97% nel campo del fotovoltaico. Lo fa usando la tecnologia FFF e il trattamento di sinterizzazione sgrassante -. La nuova idea è quella di mettere i chip RFID direttamente nelle costruzioni degli infissi. I chip possono tenere traccia di cose come la temperatura dei componenti e la corrente mentre le centrali solari sono in funzione. Possono quindi inviare queste informazioni al cloud attraverso l'Internet of Things. Se il sistema vede che l'efficienza della generazione di energia in una determinata area sta diminuendo in modo anomalo, inizierà automaticamente a fare pezzi di ricambio utilizzando la stampa 3D. Ciò creerà un sistema di loop - chiuso per la "riparazione della diagnosi di monitoraggio" che è intelligente e facile da usare.
Il cambiamento intelligente nel modo in cui vengono effettuati gli elementi del combustibile nucleare è molto più importante come standard. Il sedile del tubo inferiore del cappuccio 1400 realizzato dalla CNNC North Company utilizzando la tecnologia SLM può cambiare la portata del liquido di raffreddamento in base alla potenza del reattore utilizzando PRUTTURE
3. Digital Twin: collegamento del meridiano di dati dei dispositivi Smart Energy
Una rivoluzione "Digital Mirror" sta avvenendo nelle apparecchiature energetiche perché la stampa 3D in metallo e la tecnologia gemella digitale si stanno unendo in nuovi modi. La piattaforma Predix di GE mette i sensori in fibra ottica nelle parti della turbina a gas stampate in 3D, il che consente di catturare 100.000 punti dati in tempo reale e rendere modelli digitali molto accurati. Il sistema può abbinare segnali fisici ai modelli digitali in 0,1 secondi quando il dispositivo reale vibra in modo anomalo mentre funziona. Ciò consente di trovare la radice del problema e fare piani di riparazione, riducendo i tempi di inattività non pianificati del 65%.
Il progetto pilota di stampa 3D di Vestas nel settore dell'energia eolica mostra come i gemelli digitali possono essere utilizzati nel mondo degli affari. Il sistema può prevedere quando le parti si rompono in anticipo con 72 ore e pianificheranno automaticamente l'attrezzatura di stampa 3D per crearne di nuove creando un modello digitale di ciascuna turbina eolica con oltre 2000 parametri, insieme ai dati meteorologici e ai record delle operazioni e della manutenzione passate. Questo metodo ha ridotto i costi operativi e di manutenzione del 22% e un aumento della generazione di energia del 3,8% entro sei mesi dall'azione.
L'uso dei gemelli digitali nell'area di energia nucleare è più avanti - pensiero. L'iniziativa TCR presso il laboratorio nazionale di Oak Ridge negli Stati Uniti vuole creare un gemello digitale con molti campi fisici, come il trasporto di neutroni e l'idraulica termica, stampando un modello di un nucleo del reattore. Il sistema può simulare 100.000 operazioni diverse e trovare automaticamente la migliore strategia di controllo. Riduce il tempo di attesa del 40% ed estende il periodo del ciclo del carburante del 25%, stabilendo le basi per le operazioni intelligenti del sistema di energia nucleare di quarta generazione.
4. Ecologia industriale: realizzare una rete di attrezzature per energia intelligente che funziona insieme
La stampa 3D in metallo sta cambiando il modo in cui vengono realizzate apparecchiature energetiche, creando una rete intelligente di "Servizio di produzione di progettazione". Il lavoro di Conocophillips in Alaska ne è un buon esempio: hanno impostato un seminario di stampa 3D in metallo mobile e lo hanno combinato con un sistema guidato AI - per prevedere la domanda di pezzi di ricambio. Ciò ha permesso loro di preparare tappi per bruciatori a turbina a gas in modo intelligente nella propria area. Quando il sensore del dispositivo vede che una parte si sta esaurendo, il sistema richiamerà automaticamente il modello 3D dall'inventario digitale e imposterà la fabbrica di stampa più vicina per fare nuove parti. Questo riduce il tempo impiegato alla catena di approvvigionamento per rispondere da 30 settimane a 3 giorni.
La "rete di stampa 3D distribuita" di Longi Green Energy è più tagliente - bordo nel campo del fotovoltaico. La società ha realizzato "PROGETTAZIONE LOCALIZZAZIONE+PROGRAMMA GLOBALE" di pezzi di ricambio utilizzando le stampanti Race3d Pro3 Plus nelle centrali elettriche fotovoltaiche in tutto il mondo e combinandole con il sistema di telecomando di radesi. Se la scatola di giunzione di una centrale elettrica si interrompe, il sistema sceglierà prima il nodo di stampa 3D più vicino per realizzare pezzi di ricambio. Allo stesso tempo, inizierà un'analisi gemella digitale di ciò che ha causato il problema in modo che non accada di nuovo. Questo concetto di "produzione come servizio" (MAAS) ha reso le centrali fotovoltaiche del 40% più efficienti e ha ridotto il costo dell'elettricità di $ 0,02 per chilowattora.