エネルギー業界における金属3D印刷技術の将来の開発動向は何ですか？

1、複雑な原子力エネルギー部品の生産と再製造における画期的な開発
原子力エネルギー機器の材料性能と製造精度要件は非常に高く、複雑な構造コンポーネントは標準的な技術を達成するために困難です。層ごとに金属粉末を積み重ねることにより、メタル3D印刷テクノロジーは、燃料ロッドアセンブリ、蒸気発電機、原子炉圧力容器などの重要な部品の統合された成形を達成できます。これにより、構造強度とシーリングを強化しながら、溶接ジョイントの数が大幅に減少します。たとえば、Qingyan Intelligent BeamのQBeam S600機器は、デュアルガン同じ振幅電子ビームテクノロジーを使用して、高-温度合金材料の同期予熱とスキャンを達成しました。これにより、亀裂-敏感な材料の印刷収量が65％から92％に増加し、原子力部品の生産に信頼できるソリューションが提供されました。
原子力装備には高い運用および保守費用があるため、古いコンポーネントの再製造が緊急に必要です。 Gradient Material Printing Technologyと組み合わせると、金属3D印刷技術は、リバースエンジニアリングを通じて壊れたコンポーネントを急速に再現し、機能的な修復と性能の向上をもたらす可能性があります。たとえば、中国の一般原子力株式会社と協力して作成された原子力発電メインパイプラインの統合形成技術は、-サイト溶接で90％削減し、従来の構造を合理化することにより40％の操作とメンテナンスコストを削減します。
2、水素エネルギーのセクター：必須成分の効率とパフォーマンスの二重強化
電解細胞、燃料電池、水素貯蔵タンク、およびその他の機器を含む産業鎖では、水素エネルギーには、材料の導電率、腐食抵抗、および軽量のための非常に高い要件があります。トポロジの最適化設計により、金属3D印刷技術は、温度センサーの取り付けホール、水素拡散穴、蛇紋岩の流れチャネルを燃料電池双極プレートに組み込むことができ、燃料電池スタックの電力密度を25％増加させ、水素利用率を15％増加させます。たとえば、トヨタミライ燃料電池スタックの双極プレートは、3Dプリントを使用して作られています。これにより、200を超える個別のフローチャネル金型が必要であるだけでなく、スタックの体積を30％低下させ、スタート-上昇を-30度まで下げます。
金属3D印刷を使用して、軽量で耐久性のある高-圧力水素貯蔵タンクを作成できます。水素貯蔵タンクの重量は40％減少することができますが、チタン合金または高エントロピー合金材料を生体模倣格子構造の設計と組み合わせて利用することにより、圧縮強度が2倍になります。さらに、電解細胞電極プレートとダイアフラムフレーム、電解質フローチャネルの最適化、および水素生成効率はすべて、3D印刷技術で達成される場合があります。
3、再生可能エネルギー部門：効率とコスト-太陽光発電および風力装備の改善の削減
風力タービンブレードの空力性能と減少体重の最適化は、発電効率を高めるために不可欠です。トポロジを最適化することにより、Metal 3D印刷技術は、ピッチベアリングやブレードルートコネクタなどの複雑な構造要素を生成し、材料を減らし、疲労抵抗を増加させます。たとえば、Vestasの接着剤噴霧-は、100メートルのレベルの風力タービンブレードルートコネクタに、疲労抵抗を保持しながら66％の重量削減と65％の体積削減を伴います。これにより、ブレードの開始トルクが18％減少し、年間発電が3.2％増加しました。
太陽電池マウントと追跡システムは、太陽光発電業界の金属3D印刷技術を使用して生産できます。 3D印刷は、部品とアセンブリプロセスの量を減らす統合された成形を達成できますが、従来のブラケットは、スタンピングや溶接などの技術を使用して製造する必要があります。たとえば、アフリカのリモート地域向けに設計されたベーリング3Dを印刷するために使用される天候-耐性鋼粉末は、クロス-の境界船積みと保管の必要性を排除し、単一システムの二酸化炭素排出量を45％削減し、設置サイクルを70％加速します。
4、エネルギー貯蔵部門におけるバッテリー材料の革新と構造的最適化
電極材料と電解質の革新は、固体-状態とリチウム-イオン電池の性能を改善するために不可欠です。マイクロ-ナノレベルでの正確な制御により、金属3D印刷技術は、3つの-寸法の多孔質アーキテクチャで電極を作成し、活性材料の負荷を高め、イオン輸送の効率を高めることができます。たとえば、3D印刷技術で作られたシリコン-ベースの負の電極の多孔度は、60％から80％の間で調節できます。これにより、充電と放電中のボリューム拡張の問題、およびバッテリー容量をトリプルする以上の量が大幅に減少します。
さらに、軽量のバッテリーパック構造要素は、金属3D印刷によって生成できます。生体模倣格子アーキテクチャとアルミニウムまたはマグネシウム合金材料を組み合わせることで、バッテリーパックの重量を30％低くし、耐衝撃性を2回増加させることができます。たとえば、3D印刷技術を使用して、新しいエネルギー車会社は、シャーシを統合し、車両の剛性を改善し、溶接手順を減らし、バッテリーパックの統合を40％増加させることができました。
5、産業生態学の再構築と技術の統合
ロボット、モノのインターネット、人工知能、その他の技術は、エネルギー機器の生産における自動化とインテリジェンスの変化をサポートするために、将来金属3D印刷技術に密接に組み込まれます。たとえば、100,000を超える材料特性を組み込んだPlatinum Technologyのインテリジェントプロセスライブラリは、1回のクリックで最高の印刷ソリューションを生成し、AIパス計画システムを使用してスクラップレートを30％削減できます。分散型製造アプローチもより一般的になり、クラウドプラットフォームを利用して地域の製造ノードとグローバルな設計リソースをリンクして、「ローカル印刷、グローバル配信」を達成し、在庫コストをさらに削減し、サプライチェーンサイクルを短縮します。
メタル3D印刷は、エネルギーセクターが産業生態学の観点から「材料機器サービス」の統合エコシステムを開発するのに役立ちます。たとえば、ボライトやXi'an Sailongメタルによる球状チタン合金粉末の開発は、流動性を大幅に向上させ、より高い精密印刷を促進します。両社はまた、{-ハウスプロセスシミュレーションソフトウェアに組み込まれ、多目的フィールドカップリング分析を促進し、-ハウスプロセスシミュレーションソフトウェアに組み込まれたSiemensと産業用グレードの金属3D印刷ソリューションを共同で開発します。この垂直統合モデルは、テクノロジーの採用を高速化し、セクターへの参入に対する障壁を減らします。
6、生態学的生産と持続可能な成長
金属3D印刷技術は、90％を超える材料利用率を達成できます。これは、従来の方法の3倍であり、生産リソースの廃棄物を大幅に低下させます。たとえば、プラチナテクノロジーのロケットエンジンスラストチャンバーによってロケットの打ち上げ段階での炭素排出量は、従来のプロセスの15％から92％に材料の利用率が増加し、個々の部品の60％の重量削減により直接削減されました。粉末スクリーニングおよび再生システムの使用により、金属粉末回収率は95％に引き上げられ、生産プロセス中の環境汚染が減少しました。さらに、レーザー効率と熱管理スキームを最適化することにより、機器のエネルギー消費量を20％減らすことができます。