Поскольку аддитивное производство — это технология, в основе которой лежит принцип эффективности, неудивительно, что она была тепло принята участниками энергетического сектора и сектора декарбонизации. Компания 3D Systems, пионер в области аддитивного производства, давно осознала потенциал этой технологии в данной отрасли, имея более чем тридцатилетний опыт работы с энергетическими компаниями, оказывая им поддержку на этапах разработки приложений, производства деталей и интеграции технологий.

Решения компании 3D Systems позволяют и продолжают позволять участникам энергетического рынка преодолевать множество проблем, связанных с производительностью и эффективностью систем и цепочек поставок. Такие проблемы, как устаревание и простои системы, могут быть решены с помощью аддитивного производства (АМ) для быстрого создания запасных частей. Сложные цепочки поставок могут быть упрощены и снижены риски за счет интеграции АМ для локального производства по запросу, а также для консолидации номеров деталей и минимизации требований к сборке. Сами энергетические системы могут быть повышены в эффективности за счет установки компонентов, напечатанных на 3D-принтере, которые разработаны для максимальной производительности при минимальном энергопотреблении. И наконец, с помощью АМ можно ускоренными темпами разрабатывать новые технологии декарбонизации, обеспечивая максимально быстрое внедрение экологически эффективных решений.

Компания 3D Systems предлагает разнообразные решения для аддитивного производства, отвечающие требованиям OEM-производителей в энергетической отрасли, включая промышленные платформы для аддитивного производства металла, позволяющие напрямую изготавливать критически важные компоненты, такие как теплообменники и детали камер сгорания, а также системы QuickCast® на основе технологии SLA для производства моделей для литья по выплавляемым моделям и песчаным формам. Однако предложение 3D Systems для энергетического сектора не ограничивается поставкой оборудования: компания использует свои производственные мощности и ресурсы, а также опыт своей группы Application Innovation Group (AIG) для поддержки OEM-производителей в энергетической отрасли в интеграции решений для аддитивного производства.

«Благодаря обучению, консультациям и передаче предварительно квалифицированных производственных процессов на ваше предприятие, наша преданная команда работает с вами на каждом этапе, от проектирования деталей до постобработки», — заявляет компания 3D Systems. Такое сотрудничество важно для производителей энергетического оборудования, которые могут рассчитывать на повышение производительности, времени безотказной работы и эффективности благодаря промышленным решениям в области аддитивного производства.

Прямое производство оптимизированных энергетических компонентов

Технология прямой металлической печати (DMP) от 3D Systems позволяет производителям оборудования для энергетической отрасли разрабатывать, совершенствовать и производить металлические компоненты с улучшенной геометрией, оптимизированной для повышения эффективности. Технология LPBF совместима с широким спектром материалов, отвечающих требованиям энергетических применений, включая никелевые суперсплавы, титан, нержавеющую сталь и алюминий. Кроме того, системы DMP обладают лучшей в своем классе атмосферой с низким содержанием кислорода (<25 ppm) благодаря уникальной технологии вакуумной камеры, что обеспечивает превосходную прочность деталей и химическую чистоту.

Производители энергетического оборудования используют системы DMP от 3D Systems (которые выпускаются в различных размерах и конфигурациях лазеров) для ускорения разработки деталей и внедрения более экономичных рабочих процессов. Например, в одном из случаев технология аддитивного производства от 3D Systems позволила сократить время изготовления корпуса турбонасоса на девять недель по сравнению с традиционным методом литья по выплавляемым моделям.

При разработке компонента, напечатанного на 3D-принтере, компания 3D Systems сначала проконсультировалась с заказчиком, чтобы определить его цели и требования. В течение 10 дней после этого партнеры разработали и проверили конструкцию корпуса турбонасоса. Следующий этап, подготовка к печати и моделирование, занял всего четыре часа и включал использование программного обеспечения 3DXpert для подготовки и оптимизации 3D-модели, минимизации количества поддерживающих элементов на 69% с помощью стратегий построения NoSupports и моделирования процесса печати.

Сам процесс печати занял 75 часов, в результате чего была получена деталь диаметром 445 мм из сплава Ni718, изготовленная методом лазерной формовки. Постобработка детали, включавшая электроэрозионную обработку проволокой и пескоструйную обработку стеклянными шариками для достижения гладкой и однородной поверхности, заняла, по сообщениям, всего шесть часов. В общей сложности, использование аддитивного производства из металла сократило сроки выполнения заказа с 12 недель при литье по выплавляемым моделям до всего трех недель, а также снизило трудозатраты на 69%. После успешного применения, компания 3D Systems продолжила работу по масштабированию решения и содействовала передаче технологий своему клиенту.

Корпус турбонасоса — лишь один из многих примеров: прямое металлическое аддитивное производство находит множество революционных применений в энергетическом секторе, включая системы терморегулирования (например, теплообменники), компоненты камер сгорания, конденсаторы улавливания углерода и многое другое. Во всех случаях производители энергетического оборудования могут извлечь выгоду из свободы проектирования, предоставляемой процессом прямого металлического аддитивного производства.

В случае систем терморегулирования конформные каналы теплопередачи могут быть интегрированы непосредственно в геометрию детали, а площади теплообмена могут быть увеличены без расширения (а в некоторых случаях даже сжатия) габаритов детали. Эти конструктивные особенности, наряду с использованием промышленных металлов с полезными теплопередающими свойствами, могут обеспечить более высокую эффективность охлаждения в энергетических системах.

Что касается компонентов камеры сгорания, то узлы могут быть объединены в монолитные конструкции (с коэффициентом уменьшения количества компонентов 20:1), что упрощает производственные цепочки, одновременно повышая производительность и топливную эффективность. Объединение деталей (30:1) и контроль температуры также важны для конденсаторов улавливания углерода, которые используют контролируемый процесс охлаждения для отделения диоксида углерода от газового потока и его конденсации.

Ускорение процесса литья деталей, предназначенных для энергетических систем.

Использование 3D-печати для улучшения процессов литья по выплавляемым моделям и литья в песчаные формы хорошо зарекомендовало себя: литейные заводы, занимающиеся литьем по выплавляемым моделям, используют эту технологию уже несколько десятилетий, а предприятия, занимающиеся литьем в песчаные формы, внедрили ее в последние годы. С самого начала компания 3D Systems поддерживала эти приложения своими технологиями.

Преимущества аддитивного производства в литье очевидны: технология позволяет изготавливать модели напрямую, исключая необходимость в оснастке и снижая затраты до 90% по сравнению с традиционными восковыми моделями. Компания 3D Systems предлагает ряд систем, способных производить восковые (MultiJet) или литейные пластиковые (QuickCast) модели в широком диапазоне масштабов как для тестирования, так и для конечного производства. Как заявляет компания: «Эти решения предлагают литейным заводам выгодный способ получать литые детали производственного качества быстрее и дешевле, чем когда-либо прежде, и все более оперативно реагировать на требования заказчиков».

В энергетическом секторе 3D-печать позволяет ускорить разработку и производство крупномасштабных металлических компонентов, включая рабочие колеса, лопатки статора, корпуса и воздуховоды. В последнем случае использование 3D-печатных шаблонов вместо традиционных инструментов позволяет добиться большей сложности и точности конструкции, что приводит к созданию корпусов и воздуховодов с более эффективной структурой газового потока. Кроме того, за счет объединения множества компонентов в единую интегрированную конструкцию (от 14 деталей до одной) конечные изделия могут не только сэкономить трудозатраты на сборку, но и уменьшить количество точек отказа, что приводит к повышению надежности.

Благодаря 3D-печати шаблонов для рабочих колес, производители энергетического оборудования и литейные предприятия могут добиться значительных преимуществ, включая сокращение отходов материала до 80% благодаря оптимизированной по топологии геометрии, снижение затрат на 90% по сравнению с традиционными восковыми шаблонами и ускорение вывода продукции на рынок до 30 раз. Конечно, производительность и эффективность также являются ключевыми преимуществами, и аддитивное производство позволяет создавать ранее невозможные геометрические формы , обеспечивающие увеличение скорости потока, а также более легкие конструкции, требующие меньших энергозатрат.

Аддитивное производство — это будущее энергетики.

В целом, решения 3D Systems и технологии аддитивного производства в целом играют решающую роль в стремлении энергетической отрасли к повышению эффективности по всем направлениям. Короче говоря, как прямые, так и косвенные процессы аддитивного производства могут улучшить выработку электроэнергии и топливные характеристики, а также усовершенствовать технологии декарбонизации, оптимизируя цепочки поставок и увеличивая время безотказной работы оборудования.

Как мы убедились, решения 3D Systems в области аддитивного производства предлагают широкий спектр преимуществ для производителей оригинального оборудования в энергетическом секторе, в том числе:

• Свобода проектирования, обеспечивающая повышение производительности благодаря конформным каналам охлаждения и оптимизированной геометрии потоков газа и жидкости.
• Объединение компонентов, которое не только упрощает последующую сборку, но и может повысить надежность.
• Сокращение сроков выполнения заказов и снижение затрат достигаются за счет производства по требованию и отказа от оснастки.
• Упрощение цепочек поставок за счет консолидации проектирования и собственного производства, обеспечиваемое командой экспертов 3D Systems.

На самом деле, это не просто преимущества: аддитивное производство имеет важное значение для будущего производства энергии и усилий по декарбонизации, которые нуждаются в интеллектуальных и эффективных решениях, поддерживающих их в стремлении к повышению эффективности, экономии топлива и сокращению выбросов.

Источник