メタル3Dプリンティングは、エネルギー機器のインテリジェントな開発をどのように促進できますか？

1。材料の革新：スマートエネルギー機器が機能する必要がある材料を作る
メタル3D印刷既存の材料システムの限界を超えて、過酷な条件でより良く機能するエネルギー機器に賢い材料の代替品を提供します。たとえば、中国原子力発電研究所と南添加剤技術の共同の努力であるACP100リアクター圧力容器3D印刷プロジェクトは、電気融解添加剤技術を使用して、従来の偽造よりも放射線に15％耐性のあるニッケル-ベースの合金を作成します。同時に、センサーアレイに-を構築し、中性子フラックスと温度変化に注意を払い、原子炉のスマート制御のデータサポートを提供しています。
Vestasは、風力発電業で3D -印刷されたチタン合金ブレード型を使用します。これらの金型は、6か月から3週間に刃を作るのに時間がかかるだけでなく、トポロジーの最適化設計を通じて金型がストレスに反応することもできます。刃が激しい風に当たると、カビ内の格子構造は微小変形によってストレスを広げます。これにより、機器が長持ちし、風力タービンの健康管理システムに構造的な安全警告が与えられます。
水素エネルギーの領域には、技術的進歩の多くの例があります。マンチェスター大学は、ナノスケールの細孔構造を介して水素吸着と脱着を知的に制御できる3D -印刷されたグラフェンニッケルマトリックス複合貯蔵タンクを生産しました。貯蔵タンク内の圧力が高すぎると、材料の表面のグラフェンコーティングが導電性ネットワークを自動的に構築します。これにより、圧力緩和メカニズムが発生します。 3つのレベルのインテリジェントな応答を備えた「材料デバイスシステム」により、水素エネルギーの輸送がはるかに安全になります。
2。技術革新：エネルギー機器を作るというスマートな遺伝子の変化
メタル3Dプリンティングは、「デジタルネイティブ」品質を備えているため、スマートエネルギー機器を生産する最大の方法です。たとえば、ガスタービンの生産では、Siemens EnergyはMulti -レーザーコラボレーションSLMテクノロジーを使用して、18のレーザーを1つのデバイスに結合します。 AIはスキャンパスをリアルタイムで最適化し、同社はこれにより、ニッケル-ベースのスーパーアロ燃焼チャンバーの製造が40％効率的になると述べています。さらに重要なことは、デジタルツインシステムは、印刷中に作成された2000以上の温度フィールドデータポイントを簡単にインポートできます。これにより、燃焼室の生涯にわたって熱疲労モデルを構築することで、予防保守を行うことができます。
Raise3DのMetalFuse Metal 3Dプリンターは、太陽光発電の分野で最大97％の密度のソーラーパネルの備品を作ることができます。これは、FFFヒューズテクノロジーを使用し、焼結ポスト-治療を脱脂します。新しいアイデアは、RFIDチップを備品の構造に直接入れることです。チップは、太陽光発電所が走っている間、コンポーネントの温度や電流などを追跡できます。その後、この情報をモノのインターネットを介してクラウドに送信できます。特定の領域の発電効率が異常に低下していることをシステムが確認した場合、3D印刷を使用してスペアパーツの作成を自動的に開始します。これにより、スマートで使いやすい「診断修復」のための閉じた-ループシステムが作成されます。
核燃料要素の作成方法の賢明な変更は、標準としてはるかに重要です。 CNNC North CompanyがSLMテクノロジーを利用して作成したCAP 1400燃料アセンブリ下部チューブシートは、残念ながら事前を使用して、リアクターの電力に基づいてクーラントの流量を変える可能性があります。
3。デジタルツイン：Smart Energyデバイスのデータ子午線をリンクする
メタル3Dプリントとデジタルツインテクノロジーが新しい方法で集まっているため、エネルギー機器では「デジタルミラー」革命が起こっています。 GEのPredixプラットフォームは、光ファイバーセンサーを3Dプリントガスタービン部品に入れて、リアルタイムで100,000のデータポイントをキャプチャし、非常に正確なデジタルモデルを作成できます。システムは、実際のデバイスが動作中に異常に振動すると、0.1秒で物理シグナルをデジタルモデルに一致させることができます。これにより、問題の根源を見つけて修理計画を立て、予定外のダウンタイムを65％削減できます。
風力発電業界でのVestasの3D印刷パイロットプロジェクトは、ビジネスでデジタル双子をどのように使用できるかを示しています。システムは、部品がいつ72時間前に壊れるかを予測し、3D印刷機器を自動的にスケジュールして、2000を超えるパラメーターを備えた各風力タービンのデジタルモデルを作成し、過去の運用とメンテナンスの記録に加えて、新しいものを作成することができます。この方法では、動作およびメンテナンスコストを22％削減し、発電が行われてから6か月以内に3.8％増加しました。
原子力エネルギー地域でデジタル双子を使用することは、より前方の-思考です。米国のオークリッジ国立研究所でのTCRイニシアチブは、反応器コアのモデルを3D印刷することにより、中性子輸送や熱油圧など、多くの物理フィールドを備えたデジタルツインを作成したいと考えています。このシステムは、100,000種類の異なる動作条件をシミュレートでき、自動的に最良の制御戦略を考え出します。待ち時間を40％削減し、燃料サイクル期間を25％延長し、第4世代の原子力エネルギーシステムのインテリジェントな運用の基礎を確立します。
4。産業生態学：一緒に機能するスマートエネルギー機器のネットワークを作る
メタル3Dプリンティングは、エネルギー機器の作成方法を変えており、「設計製造サービス」のスマートネットワークを作成しています。アラスカでのコノコフィリップスの作品は、この良い例です。彼らは、モバイルメタル3D印刷ワークショップを設定し、スペアパーツの需要を予測するためのAI -駆動型システムと組み合わせました。これにより、彼らは自分のエリアでスマートな方法でガスタービンバーナープラグを作ることができました。デバイスセンサーが部品がより摩耗していることを確認すると、システムはデジタルインベントリから3Dモデルを自動的に呼び出し、最も近い印刷工場をセットアップして新しい部品を作成します。これにより、サプライチェーンが30週間から3日間に応答するまでの時間が短くなります。
Longi Green Energyの「分散型3D印刷ネットワーク」は、太陽光発電の分野で-エッジをより切断しています。同社は、世界中の太陽光発電所でRaise3D Pro3 Plusプリンターを使用し、RaiseCloudリモートコントロールシステムと組み合わせることにより、スペアパーツの「ローカライズ生産+グローバルスケジューリング」を達成しました。発電所のジャンクションボックスが壊れた場合、システムは最初に最も近い3D印刷ノードを選択してスペアパーツを作成します。同時に、問題の原因となったもののデジタルツイン分析を開始して、それが二度と起こらないようにします。この「サービスとしての製造」（MAAS）のコンセプトにより、太陽光発電所は40％効率的になり、電力コストが1キロワット1時間あたり0.02ドル削減されました。