Мощные детали

Прочные материалы, жесткие допуски, небольшое количество и сложные формы — ведущие поставщики предлагают советы по удовлетворению строгих требований энергетической отрасли.

Америка была основана на первом в мире возобновляемом источнике энергии: древесине. К сожалению, поселенцы страны вскоре обнаружили, что деревья, которые они сжигали для обогрева своих домов и приготовления пищи, росли недостаточно быстро, чтобы удовлетворить растущий спрос, поэтому они перешли на уголь.

Однако с изобретением электричества, а затем и автомобилей, аналоги ископаемого топлива угля — нефть и природный газ — вскоре взяли на себя лидерство в энергетическом параде и остаются на вершине по сей день. Фактически, в ежегодном отчете Управления энергетической информации США (EIA) за 2022 год прогнозируется, что невозобновляемые источники энергии останутся на переднем сиденье до 2050 года.

Он также отметил, что, поскольку в центре внимания находятся проблемы глобального потепления и загрязнения воздуха, набирают обороты более экологически чистые альтернативы, такие как солнечная, водородная и ветровая энергия. Добавьте к этому возрождение ядерной энергетики и стремление модернизировать существующие гидроэлектрические источники с помощью современных технологий, и на электрической стене будет написано: ископаемое топливо в конечном итоге (хотя и маловероятно при жизни этого бэби-бумера) пойдет по пути доисторических растений. и животные, которые их сделали.

Каким бы ни был источник энергии, сбор фотонов, молекул или движений и последующее преобразование их в электричество — непростая задача. Например, морская нефтяная платформа должна работать в воде глубиной в сотни или тысячи футов и бурить скважины в земле, во много раз превышающие глубину. Давление чрезвычайно велико, жидкости весьма агрессивны, а температуры чрезвычайно высоки.

По этой причине на нефтяных скважинах и нефтеперерабатывающих заводах используются многие из тех же жаропрочных суперсплавов (HRSA), которые используются в реактивных двигателях и других компонентах самолетов. Такие металлы, как нержавеющая сталь Inconel 718 и 17-4 PH, содержат относительно большое количество хрома, молибдена, никеля и других легирующих элементов, которые делают то, что в противном случае было бы обычной сталью, чрезвычайно вязким и прочным. К сожалению, они также затрудняют машинную обработку и изготовить.

Скотта Грина мало волнует обрабатываемость. Будучи главным лидером в области решений в компании 3D Systems Inc., Рок-Хилл, Южная Каролина, его действительно заботят сокращение количества деталей, топливная экономичность и время выхода на рынок — атрибуты, которые позволяют прямой металлической печати (DMP) существенно проникнуть в сферу производства. энергетический сектор, в первую очередь рынок промышленных газовых турбин (IGT).

Во многом этот успех обусловлен способностью DMP превращать эти высокопроизводительные металлы в чрезвычайно сложные формы, которые когда-то было невозможно или, по крайней мере, слишком затратно в производстве, устраняя при этом некоторые или все этапы механической обработки и сборки. «Существует огромная возможность использования микротурбин в децентрализованном производстве и хранении энергии, и это имеет серьезные последствия для аддитивного производства», — сказал он.

Посмотрите, что произошло в Техасе зимой 2021 года, отметил он, когда из-за ненастной погоды отключились большие участки энергосистемы. Децентрализованное производство электроэнергии позволило бы избежать этого. Еще есть Калифорния, где владельцы Tesla Powerwalls помогли смягчить отключения электроэнергии, подавая электричество обратно в сеть. Такие примеры показывают, что модернизированное энергетическое решение, включающее мелкомасштабное локализованное производство электроэнергии, становится все более популярным и вскоре распространится по Соединенным Штатам, если не по всей планете.

Грин утверждает, что микротурбины являются важной частью этого энергетического уравнения. Когда муниципалитеты и правительства округов инвестируют в собственные источники энергии, они внезапно становятся гораздо менее зависимыми от энергетической инфраструктуры штата и региона и более устойчивыми к сбоям, связанным с погодными или гражданскими событиями.

Какое отношение ко всему этому имеет 3D-печать? «Хороший вопрос», — сказал Грин. «Как мы видели в других производственных секторах, DMP приносит много преимуществ. Во-первых, по мере того, как мы уменьшаем размеры крупных промышленных турбин, возможности для консолидации деталей увеличиваются. Это упрощает конструкцию и снижает стоимость. Производители также пользуются большей свободой проектирования и находят способы повысить топливную экономичность. Добавьте к этому возможность более быстрого выполнения итераций, и вы поймете, почему металлические AM играют все более важную роль в росте индустрии IGT».