3D–решения
для промышленности и бизнеса
Блог 3D–экспертов
+7 (495) 26-96-222 info@iqb.ru

Мы в социальных сетях:

«Умные пальмы», лопатки турбин и еще 6 лучших проектов 3D-печати в энергетике

Применение 3D-печати в энергетической отрасли | Солнечные элементы, батареи и электростанции | Ветровые установки нового поколения | Графеновые и жидкостные аккумуляторы | 3D-печать в газовом секторе: лопатки турбин

В одной из недавних статей мы рассказали, насколько 3D-печать выгодна для производства солнечных панелей. Но это лишь частный случай применения аддитивных технологий в энергетике. Их потенциал гораздо шире – 3D-принтеры можно использовать для прототипирования и производства и в других секторах отрасли, например, в нефтегазовых компаниях или для создания ветряных и солнечных электростанций.

Аддитивное производство становится сильным союзником энергетики, позволяя осваивать новые направления и сферы применения. В этом материале мы обсудим все преимущества 3D-печати и расскажем о проектах, реализованных в энергетической отрасли с использованием аддитивных технологий.

Применение 3D-печати в энергетической отрасли

Прототипирование и производство

Сегодня 3D-печать используется уже не только для прототипирования, но и для производства новых деталей, устройств и конструкций. Примеры, которые мы приведем, прекрасно демонстрируют преимущества этой технологии.

3D-технологии позволяют эффективнее работать на самых разных уровнях. Вы можете можете прибегнуть к 3D-печати либо ограничиться 3D-моделированием, чтобы улучшить визуализацию своих проектов. 3D-модели – в том числе печатные – могут использоваться не только внутри компании, но и для демонстрации проектов заказчикам.

Кастомизация по более низким ценам

Аддитивное производство привлекает многие компании возможностью создания деталей с учетом индивидуальных требований. Если вы изготавливаете детали на заказ, то 3D-печать – это именно то, что вам нужно.

Не менее важен тот факт, что своему широкому использованию в энергетике 3D-технологии обязаны низкой стоимости, особенно это касается прототипирования — 3D-печать позволяет проводить столько итераций, сколько потребуется.

3D-печать в разработке новых устройств

Мы уже писали, что 3D-печать совершила настоящую революцию в возобновляемой энергетике и что солнечные панели, изготовленные на 3D-принтере, на 20% эффективнее стандартных. Новые материалы и технологии еще больше повышают эффективность устройств – к примеру, не так давно были разработаны материалы, позволившие переосмыслить производство солнечных панелей.

Возможности использования 3D-печати в энергетике очень широки, но для их реализации необходимы специальные материалы. Свойства материалов зависят от назначения конечных деталей – может потребоваться устойчивость к нагрузкам, давлению, химическим веществам или нагреву.

Технология 3D-печати, применяемая Siemens, позволяет ускорить процесс производства лопаток турбин на 90%

Инновации в энергетике: лучшие проекты с применением 3D-принтеров 

Мы собрали примеры лучших энергетических проектов с использованием 3D-принтеров. Они помогут лучше понять текущие возможности и потенциал аддитивного производства в этой отрасли.

Солнечные элементы, батареи и электростанции

Компания из Дубая выбрала 3D-печать для реализации проекта под названием Smart Palm. Идея состоит в создании на городских улицах и пляжах станций, на которых люди смогут зарядить телефон, подключиться к сети Wi-Fi и т.д. «Умные пальмы» имеют современный дизайн и собирают солнечную энергию.

«Умные пальмы» с солнечными панелями
«Умные пальмы» с солнечными панелями / Фото: inhabitat.com

Станции печатаются на 3D-принтерах из армированного пластика. Сначала планировалось изготавливать их из стали, но создатели стремились снизить вес конструкции и поэтому выбрали 3D-печать из пластика.

Некоторые клиенты компании Sculpteo работают с солнечной энергией и используют 3D-печать. Например, основанная в 2014 году компания Simusolar налаживает работу солнечных электростанций в сельской местности Танзании, разрабатывая и внедряя компактные экологичные решения, которые помогают людям в повседневной жизни. Клиенты компании – фермеры, рыбаки и сельские жители, которым требуется оборудование, работающее от солнечного электричества. Simusolar использует 3D-печать, поскольку есть потребность во множестве кастомизированных деталей.

Австралийская организация CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) использует 3D-принтеры для печати рулонных солнечных элементов. CSIRO производит листы фотоэлектрических элементов формата A3, которые подходят для любых поверхностей (например, окон и зданий). Это открывает совершенно новые возможности: высокая эффективность солнечных панелей и технологии 3D-печати позволяют компании создавать точные и надежные системы. Как мы уже выяснили, солнечные панели, напечатанные на 3D-принтере, на 20% эффективнее традиционных.

Солнечный элемент, напечатанный на 3D-принтере
Солнечный элемент, напечатанный на 3D-принтере / Фото: 3DPrint.com

На сегодняшний день это крупнейшие фотоэлектрические элементы. Они выполняются из эластичного легкого пластика. Исследователи разработали чернила с фотоэлектрическими свойствами, которые наносятся на полоску из эластичного пластика. Процесс производства включает в себя покрытие полосок с помощью гравированного цилиндра, нанесение чернил с использованием щелевой экструзионной головки, а также ракельную печать.

Ветровые установки нового поколения

Аддитивные технологии позволяют создавать новые виды ветровых установок. Известно, что ветроэлектростанции – эффективный источник энергии, но компания Orange Silicon Valley решила пойти еще дальше и узнать, возможно ли изготовить микротурбины, и если да, то каким способом.

Традиционные ветроэлектростанции сложно транспортировать – именно по этой причине компания занялась разработкой установок небольшого размера. Такие установки можно легко перевезти в местности, где затруднительно использовать традиционные ветрогенераторы. К тому же они идеально подходят для городских условий. Прототипы установок напечатали из ABS-пластика на настольном 3D-принтере.

Стартап RCAM Technologies решил внедрить 3D-печать для производства ветроэлектростанций. Цель проекта – создавать не микротурбины, а напротив, большие по высоте. Действительно, чем выше установка, тем эффективнее она работает. Идея проста: печатать некоторые детали ветроэлектростанции прямо на месте. В 2019 году аналитики StartUs Insights включили RCAM Technologies в список лучших стартапов, применяющих аддитивные технологии в энергетике.

Быстрое развитие крупногабаритной 3D-печати делает возможным осуществление все более масштабных проектов. Другими словами, 3D-принтеры позволят сделать ветроэнергетику более эффективной. На данный момент компания создает прототипы ветровых установок с помощью робота-манипулятора.

Графеновые и жидкостные аккумуляторы

Мы уже знаем о преимуществах графеновых аккумуляторов; но если печатать их на 3D-принтерах, они становятся еще производительнее и экологичнее. Исследователи из Городского университета Манчестера, университета Честера и Центрального южного университета в Китае создали совершенно новое устройство накопления энергии.

Внутри него находятся дисковые электроды, напечатанные графеном на 3D-принтере. Этот удивительный материал – будущее электротехники и электроники. В зависимости от целей проекта для печати можно использовать множество различных материалов. Аддитивные технологии позволяют создавать целые системы для получения и хранения возобновляемой энергии.

Части корпуса батареи «Redox Flow», напечатанные на 3D-принтере
Части корпуса батареи «Redox Flow», напечатанные на 3D-принтере / Фото: jss.ecsdl.org

Исследователи из IBM и ETH Zurich создали первую жидкую батарею, одновременно производящую электроэнергию и холод. Она получила название «Redox Flow» и производится с помощью 3D-печати. Команда исследователей использует аддитивные технологии для создания системы микроканалов, по которым перемещается электролит. Это минимизирует расход энергии и позволяет избежать высокой внутренней температуры.

3D-печать в газовом секторе: лопатки турбин

Инженеры Siemens UK решили использовать для производства лопаток газовых турбин 3D-печать. Лопатки должны обладать устойчивостью к высокому давлению, скоростям до 1600 км/ч и выдерживать окружающую температуру 1250 °С с быстрым охлаждением до 400 °С.

Части корпуса батареи «Redox Flow», напечатанные на 3D-принтере
Siemens UK наладила аддитивное производство лопаток турбин / Фото: www.siemens.com

Каковы преимущества 3D-печати для производства такого оборудования? Технология ускоряет процесс производства лопаток на 90%! Это типичный пример использования 3D-печати для нефтяных и газовых компаний.

Компоненты из стали отличаются дороговизной. Аддитивные методы могут снизить их стоимость и позволяют получать любые детали любых размеров, полностью адаптированные к конкретному оборудованию. У аддитивных технологий в энергетике большое будущее.


Автор: Люси Гаже. Перевод с английского. Оригинал материала на сайте Sculpteo
Фото в заставке: www.siemens.com

Надеемся, этот обзор поможет вам лучше понять преимущества 3D-печати для энергетической отрасли. Обратитесь к специалистам iQB Technologies: мы проконсультируем вас по вопросам внедрения аддитивных технологий, выполним тестовые услуги, разработаем готовое решение: info@iqb.ru, +7 (495) 269-62-22.

cta

 

Статья опубликована 05.12.2019 , обновлена 13.05.2020

Об авторе

Никита Кудряшов Эксперт в области 3D-технологий, заместитель руководителя 3D-направления компании iQB Technologies. В обязанности Никиты входит продвижение промышленного 3D-оборудования и ПО для аддитивного производства. Главным в своей работе считает достижение поставленных целей и доведение дел до логического завершения. Хобби Никиты весьма разнообразны: среди них – путешествия и бизнес, автомобили и водные виды спорта. Любимая цитата: «Иногда хватает мгновения, чтобы забыть жизнь, а иногда не хватает жизни, чтобы забыть мгновение» (Джим Моррисон).
Оставьте комментарий