Mestadels består 3D-utskriftsteknik av metall av direkt energiavsättning (såsom laserteknisk nätbildande LENS) och pulverbäddssmältning (såsom selektiv lasersmältande SLM och elektronstrålesmältande EBM). Teknik för direkt energiavsättning innebär att metalltråd eller pulver sprutas rakt på ett substrat, smälts med en värmekälla och deponeras för att bygga en tredimensionell struktur; pulverbäddssmältningsteknik smälter selektivt metallpulverskikt genom en hög-energistråle (laser- eller elektronstråle); lager-för-lager bildar en tre-dimensionell solid. Bland de stora fördelarna med denna teknik är stor designfrihet, stor tillverkningskapacitet för svåra konstruktioner, hög materialanvändning och snabb produktionscykel.
Lågt materialutnyttjande beror på traditionella metallbearbetningstekniker som ofta producerar mycket avfall och skrotmaterial. Dessutom använder 3D-utskriftsteknik av metall endast de resurser som krävs för att bygga föremål, en teknik för stapling av lager-för-lager, vilket minskar materialspillet drastiskt. Till exempel kan konventionella metoder kräva gjutning av hela ämnet först, sedan noggrann mekanisk bearbetning, och materialanvändningsgraden kan vara mindre än 50 % vid tillverkning av energiutrustningskomponenter med invecklade inre strukturer. Baserat på designmodeller kan metall 3D-utskriftsteknik exakt producera delar; dessutom kan materialanvändningsgraden höjas till över 80–90 %. Att använda 3D-utskrift av metall kan hjälpa till att spara en hel del utgifter för metallmaterial årligen genom att ta några intrikata rörledningsskarvar i kärnkraftsutrustning under övervägande.
Metall 3D-utskriftsteknik kan förkorta tillverknings- och monteringsprocesserna för energiutrustningskomponenter. Typisk traditionell tillverkning kräver flera processer-tillverkning, gjutning, smide, mekanisk bearbetning och montering-som var och en kräver stora investeringar i tid, arbetskraft och materialresurser. Genom att kombinera flera komponenter till en enda helhet kan 3D-utskriftsteknik uppnå integrerad formning och minimera behovet av monteringstekniker och kopplingar. För vindkraftverk, till exempel, kräver konventionell bladtillverkning oberoende tillverkade komponenter, inklusive bladskalet, balken och banplattan som sedan kombinerar dem. Direktutskrift av integrerade blad med komplicerade inre strukturer och optimala former med hjälp av metall 3D-utskriftsteknik förbättrar inte bara bladens prestanda utan effektiviserar också tillverkningsprocessen och sänker produktionskostnaderna.
Tre här minskade kostnaderna för tillverkning och underhåll av utrustning.
3D-utskriftsteknik för metall kan generera komplicerade kylkanaler och inre strukturer för energiutrustningskomponenter, vilket förbättrar utrustningens värmeavledningsprestanda och pålitlighet och minskar förekomsten av utrustningsfel. Till exempel har 3D-tryckta turbinblad som används i gasturbiner maximerade kylkanaldesigner som effektivt kan sänka bladtemperaturen, förlänga bladens livslängd och spara stilleståndstid och underhållskostnader till följd av bladskador.
Utrustningsunderhåll: Metall 3D-utskriftsteknik kan snabbt tillverka reservdelar för trasiga komponenter, förkorta underhållscykler och sänka underhållskostnaderna för reparation och rehabilitering av viss föråldrad energiutrustning. Till exempel har viss viktig utrustning i kärnkraftsreaktorer en längre livslängd och komponenter kan slitas eller korrosioneras. Konventionella underhållstekniker kan kräva inköp av delar utomlands, som inte bara kostar mer utan också har en lång leveranstid. De nödvändiga komponenterna kan snabbt produceras på-platsen och utrustningen kan snabbt återställas till det normala med hjälp av 3D-utskriftsteknik av metall.
Olika konsumenter har olika behov av specifikationer, prestanda och design av energiutrustning; efterfrågan från energisektorn är mångsidig och oförutsägbar. Skräddarsydda produktionskrav för energiutrustning kan tillgodoses och-tillverkning uppnås med 3D-utskriftsteknik av metall. Baserat på konsumentförfrågningar kan företag skapa produkter i realtid-och därmed undvika lagerstockning till följd av massproduktion och sänka lagerkostnader. Inom området för solenergiproduktion, till exempel, ändras designkriterierna för solpanelsfästen baserat på solenergiresursförhållandena och installationsomgivningar inom olika områden. Lämpliga konsoler kan snabbt anpassas beroende på särskilda behov genom att använda 3D-metallutskrift, vilket sänker lagertrycket och kapitalockupationen. Minska FoU-kostnader och förkorta cykeln med hjälp av
Utveckling av energiutrustning är mycket beroende av snabb prototypframställning. Snabb produktion av prototyper av utrustning som möjliggörs av 3D-metallutskrift hjälper FoU-personal att snabbt validera och förbättra design, vilket minskar FoU-cykeln. Att minska frekvensen av successiva förändringar och provproduktion under FoU-processen hjälper till att minimera FoU-kostnader. Till exempel kan 3D-utskriftsteknik snabbt skapa bladprototyper med olika designscheman för vindtunneltestning och prestandautvärdering, vilket möjliggör ett snabbt beslut om det ideala designschemat och påskyndar tiden till marknaden för de nya vindturbinerna.
De typer av material som nu är tillgängliga för 3D-utskrift av metall är något begränsade, och vissa av dem kan inte helt tillfredsställa behoven hos energiutrustning under krävande förhållanden, inklusive hög temperatur, högt tryck och allvarlig korrosion.
Kostnaden för utrustningen De stora kostnaderna för utrustning för 3D-utskrift och underhåll av metall begränsar dess allmänna användning inom energisektorn.
Kvalitetskontroll: De utmanande kvalitetskontroll- och kontrollprocesserna i 3D-utskrift av metall kan leda till brister som porer och sprickor, som äventyrar komponenternas tillförlitlighet och prestanda.
Standardspecifikationer: Användningen av metall 3D-utskriftsteknik inom energisektorn saknar för närvarande konsekventa standarder och specifikationer, vilket ger en ojämlik produktkvalitet och skapar vissa problem för produktcertifiering och användning.
Responsplan; materialforskning och utveckling: Investera mer i forskning och utveckling av metall 3D-utskriftsmaterial samt i nya högpresterande material som passar energisektorn. Metoder som materialmodifiering och legering hjälper till att höja hållfastheten, korrosionsbeständigheten och hög-temperaturbeständigheten hos material.
Konstant förbättring av tekniken för 3D-utskriftsutrustning av metall, förbättring av utskriftshastigheten, noggrannheten och produktionseffektiviteten för utrustningen, och så att utrustningskostnaden sänks. Förstärk utrustningens underhåll och hantering samtidigt för att öka dess pålitlighet och stabilitet.
Teknik för kvalitetskontroll: Genom att använda banbrytande inspektionstekniker, inklusive röntgentestning, ultraljudstestning, etc., skapas ett grundligt kvalitetskontroll- och kontrollsystem för 3D-utskrift av metall för att ständigt övervaka och bedöma komponentkvaliteten under utskriftsprocessen.
Branschgrupper, forskningsinstitut och företag bör öka samarbetet för att gemensamt skapa standarder och krav för 3D-utskrift av metaller inom energisektorn, för att garantera produktkvalitet och säkerhet.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/the-combination-of-aluminium-alloy-and-3d.html