3D打印在能源行業的興起

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導讀：在能源行業，3D打印技術使得關鍵部件的現場生產成為可能，降低了維修成本，并最大限度地減少了各個行業的停機時間。在風能領域，3D打印的采用簡化了操作，在六個月內提供快速投資回報，并確保標準化以提高可靠性和安全性。在核電方面，突破性的進展包括在短短三個月內完成的 3D 打印反應堆堆芯，展示了該技術在更快、更經濟、更高效的能源系統方面的潛力。
從機器學習到人工智能（AI），多項新技術正在助力能源行業的改善。其中一項技術是3D打印，它允許多個能源行業的公司快速打印重要組件，以提高效率并降低交付成本和時間。隨著越來越多的公司采用3D打印設備，該技術預計將推動石油和天然氣運營以及可再生能源活動和核電的發展。
半個多世紀以來，康菲石油公司一直在阿拉斯加開采石油。惡劣、寒冷的條件使操作變得特別復雜供應鏈難以接入，且設備需要定期維護。過去，這家石油巨頭主要依賴傳統方法解決這些問題。但隨著現代化和數字化程度的提升，康菲石油公司如今能夠更快速、更高效地應對這些挑戰。阿拉斯加北坡靠近北冰洋，是康菲石油公司在阿拉斯加的三大開發項目之一。盡管條件艱苦，但該公司利潤豐厚。
康菲石油公司的業務之一是使用燃氣輪機燃燒壓縮天然氣，將天然氣重新注入油藏以提高石油采收率（EOR），并為設施和鉆井設備發電。這些設備依賴于燃燒器插頭，用以混合燃料和壓縮空氣。隨著時間的推移，這些插頭會磨損，且很多原有插頭已停產。
傳統上，這些插頭由當地機械車間使用過時的生產方法替代，這需要手動前期設計和大約30周的制造及交付時間。這種過程對于運營中的許多組件來說都是一樣的，導致時間和收入損失。因此，康菲石油公司投資于3D打印技術，能在大約三周內提供現場所需的組件。未來，公司希望通過結合人工智能和3D打印技術，實現零件的數字化設計，減少存儲零件所需的物理空間。
在可再生能源行業，情況也與此相似。隨著公司逐步實現運營的數字化，他們越來越多地投資于3D打印技術，以此來節約時間和金錢。在風能領域，維斯塔斯為87個國家制造風力渦輪機，并利用內部3D打印技術來定制零件、專用工具和原型，這顯著簡化了運營過程。維斯塔斯的增材制造和先進概念首席工程師Jeremy Haight表示：“我們啟動了一項3D打印試點計劃，并在大約六個月內看到了實際的投資回報，效果遠超我們的預期。”
在采用3D打印技術之前，維斯塔斯公司從世界各地的許多供應商那里采購關鍵組件，這些組件都是按照詳細的制造說明生產的。生產過程可能需要6到12周時間，而且交付和檢查合規性可能會增加額外的時間。如果零件不符合現場的安全標準，則必須重新制作，這給維斯塔斯帶來了大量的時間和金錢損失。
與手工生產的各個供應商的組件相比，3D打印提供了一定程度的標準化，可以提升可靠性和安全標準。維斯塔斯的每個全球工廠都使用相同品牌和型號的工業級碳纖維3D打印機——Markforged X7。每個人都可以訪問組件設計的數字庫存和詳細的3D打印機設置。該公司于2021年開始其3D打印計劃，目前每年打印超過10,000個零件。
與此同時，重新普及的核電也依靠3D打印來支持其運營。美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）在2020年首次使用DED機器生產了反應堆堆芯的3D打印原型。這是其“轉型挑戰反應堆演示”（TCR）計劃的一部分，該計劃旨在開發與傳統機器制造相比，能在更短時間內提供經濟實惠且高效的能源系統。從設計到打印完成，核心僅用了三個月時間就生產出來了。
在捷克共和國，3D打印在解決俄羅斯入侵烏克蘭及隨后戰爭引發的供應鏈限制方面顯示出了無價的價值。捷克核能公司Škoda JS打印了數千個運行核業務所需的塑料和金屬零件。這些打印機能在短時間內生產重達600公斤的金屬零件，幫助該公司應對供應鏈中斷問題。
顯然，對3D打印機的投資對于能源行業的公司來說具有無價的價值，從石油和天然氣到可再生能源以及核電等領域都是如此。利用廣泛的數字庫存在現場快速生產關鍵部件的能力，使公司能夠削減與維修相關的成本和時間，并確保關鍵的創收活動能夠持續運行。
來源：Oilprice.com，作者：Felicity Bradstock，由資源庫編譯。
來源：3D打印資源庫

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反應堆堆芯？

這是普通人能干的事情嗎