Hvordan kan metal 3D -udskrivning fremme den intelligente udvikling af energiudstyr?

1. Materiel innovation: At lave de materialer, som smart energiudstyr skal arbejde
Metal 3D -udskrivningGår ud over grænserne for eksisterende materialesystemer og giver energiudstyr smartere materielle alternativer, der fungerer bedre under barske forhold. F.eks. Bruger ACP100 Reactor Pressure Vessel 3D -udskrivningsprojektet, som var en fælles indsats mellem Kinas Nuclear Power Research and Design Institute og Southern Additive Technology, elektrisk smelteteknologi til at fremstille nikkel - baserede legeringer, der er 15% mere modstandsdygtige over for stråling end traditionel smedning. På samme tid har det bygget - i sensorarrays, der holder øje med neutronflux- og temperaturændringer i realtid, hvilket giver datasupport til smart kontrol af atomreaktorer.
Vestas bruger 3d - Trykt titanlegeringsbladforme i vindkraftbranchen. Disse forme skærer ikke kun den tid, det tager at gøre knivene fra 6 måneder til 3 uger, men de tillader også formen at reagere på stress gennem topologiske optimeringsdesign. Når knivene bliver ramt af alvorlig vind, spreder gitterstrukturen inde i formen stress gennem mikrodeformation. Dette får udstyret til at vare længere og giver Wind Turbine Health Management System strukturelle sikkerhedsadvarsler.
Der er mange eksempler på teknologiske fremskridt inden for brintenergi. University of Manchester producerede en 3D - trykt grafen nikkelmatrix -kompositopbevaringstank, der intelligent kan kontrollere brintadsorption og desorption gennem nanoskala pore -struktur. Når trykket i opbevaringstanken bliver for højt, bygger grafenbelægningen på overfladen af ​​materialet automatisk et ledende netværk. Dette vil modregne trykaflastningsmekanismen. Det "materielle enhedssystem" med dets tre niveauer af intelligent respons gør transport af brintenergi meget mere sikker.
2. Teknologisk innovation: Ændring af det smarte gen for at fremstille energiudstyr
Metal 3D -udskrivning er den største måde at fremstille smart energiudstyr, da det har "digitale indfødte" kvaliteter. I produktionen af ​​gasturbiner bruger Siemens Energy for eksempel multi - laser -samarbejdssamteknologi til at kombinere 18 lasere til en enhed. AI optimerer scanningsvejen i realtid, og virksomheden siger, at dette gør fremstillingen af ​​nikkel - -baserede superlegeringsforbrændingskamre 40% mere effektive. Mere afgørende kan det digitale tvillingsystem let importere de mere end 2000 temperaturfeltdatapunkter, der blev oprettet under udskrivning. Dette giver dig mulighed for at opbygge en termisk træthedsmodel for hele forbrændingskammerets liv, hvilket gør det muligt at udføre forebyggende vedligeholdelse.
Raug3Ds metalfuse metal 3D -printer kan fremstille solcellepanelarmaturer med en densitet på op til 97% inden for fotovoltaik. Det gør dette ved at bruge FFF FUSE -teknologi og affedende sintring post - behandling. Den nye idé er at sætte RFID -chips direkte i konstruktionerne af inventar. Chipsene kan holde styr på ting som komponenttemperatur og strøm, mens solenergiforanlægget kører. De kan derefter sende disse oplysninger til skyen via Internet of Things. Hvis systemet ser, at effektproduktionseffektiviteten i et givet område falder unormalt, begynder det automatisk at lave reservedele ved hjælp af 3D -udskrivning. Dette vil skabe et lukket - loop -system til "overvågning af diagnose reparation", der er smart og let at bruge.
Den smarte ændring i, hvordan nukleare brændstofelementer foretages, er meget vigtigere som standard. Hætten 1400 brændstofmontering lavere rørsæde lavet af CNNC North Company ved anvendelse af SLM -teknologi kan ændre strømningshastigheden for kølemidlet baseret på reaktorens kraft ved hjælp af Pre desværre
3. Digital Twin: Link Data Meridian of Smart Energy Devices
En "digital spejl" -revolution sker i energiudstyr, fordi metal 3D -udskrivning og digital tvillingteknologi samles på nye måder. GE's Predix -platform sætter fiberoptiske sensorer i 3D -trykte gasturbinedele, som lader den fange 100.000 datapunkter i realtid og fremstille digitale modeller, der er meget nøjagtige. Systemet kan matche fysiske signaler til digitale modeller på 0,1 sekunder, når den faktiske enhed vibrerer unormalt, mens det fungerer. Dette lader det finde roden til problemet og lave reparationsplaner, skære ned på ikke -planlagt nedetid med 65%.
Vestas '3D -printpilotprojekt i vindkraftindustrien viser, hvordan digitale tvillinger kan bruges i erhvervslivet. Systemet kan forudsige, hvornår dele bryder 72 timer i forvejen og planlægger automatisk 3D -udskrivningsudstyr for at fremstille nye ved at oprette en digital model af hver vindmølle med mere end 2000 -parametre sammen med vejrdata og poster over tidligere drift og vedligeholdelse. Denne metode reducerer drifts- og vedligeholdelsesomkostningerne med 22% og øget kraftproduktion med 3,8% inden for seks måneder efter at de blev sat i aktion.
Brug af digitale tvillinger i det nukleare energiområde er mere fremad - tænkning. TCR -initiativet på Oak Ridge National Laboratory i USA ønsker at lave en digital tvilling med mange fysiske felter, som neutrontransport og termisk hydraulik, ved 3D -udskrivning af en model af en reaktorkerne. Systemet kan simulere 100.000 forskellige driftsanlæg og automatisk komme med den bedste kontrolstrategi. Det reducerer ventetiden med 40% og udvider brændstofcyklusperioden med 25% og fastlægger grundlaget for den intelligente operation af det fjerde generation af atomenergisystem.
4. Industriel økologi: Oprettelse af et netværk af smart energiudstyr, der fungerer sammen
Metal 3D -udskrivning ændrer den måde, energiudstyr fremstilles, hvilket skaber et smart netværk af "Design Manufacturing Service." Conocophillips 'arbejde i Alaska er et godt eksempel på dette: De har oprettet et mobilt metal 3D -printværksted og kombineret det med et AI - drevet system til at forudsige efterspørgsel efter reservedele. Dette har gjort det muligt for dem at lave gasturbinbrænderstik på en smart måde i deres eget område. Når enhedssensoren ser, at en del bliver mere slidt, kalder systemet automatisk 3D -modellen fra den digitale inventar og opsætter den nærmeste trykfabrik for at fremstille nye dele. Dette skærer den tid, det tager for forsyningskæden at reagere fra 30 uger til 3 dage.
Longi Green Energy's "Distribuerede 3D -udskrivningsnetværk" er mere skæring - kant inden for fotovoltaik. Virksomheden har opnået "lokaliseret produktion+global planlægning" af reservedele ved hjælp af RUP3D Pro3 Plus -printere på fotovoltaiske kraftværker over hele verden og kombineret dem med Raisecloud -fjernbetjeningssystemet. Hvis koblingsboksen i et kraftværk går i stykker, vælger systemet først den nærmeste 3D -udskrivningsknudepunkt for at fremstille reservedele. På samme tid vil det starte en digital tvillinganalyse af, hvad der forårsagede problemet, så det ikke sker igen. Dette "fremstilling som et service" (MAAS) -koncept har gjort fotovoltaiske kraftværker 40% mere effektive og reduceret omkostningerne ved elektricitet med $ 0,02 pr. Kilowatt time.