3D打印在能源行業(yè)的興起

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導(dǎo)讀：在能源行業(yè)，3D打印技術(shù)使得關(guān)鍵部件的現(xiàn)場生產(chǎn)成為可能，降低了維修成本，并最大限度地減少了各個(gè)行業(yè)的停機(jī)時(shí)間。在風(fēng)能領(lǐng)域，3D打印的采用簡化了操作，在六個(gè)月內(nèi)提供快速投資回報(bào)，并確保標(biāo)準(zhǔn)化以提高可靠性和安全性。在核電方面，突破性的進(jìn)展包括在短短三個(gè)月內(nèi)完成的 3D 打印反應(yīng)堆堆芯，展示了該技術(shù)在更快、更經(jīng)濟(jì)、更高效的能源系統(tǒng)方面的潛力。
從機(jī)器學(xué)習(xí)到人工智能（AI），多項(xiàng)新技術(shù)正在助力能源行業(yè)的改善。其中一項(xiàng)技術(shù)是3D打印，它允許多個(gè)能源行業(yè)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(shí)間。隨著越來越多的公司采用3D打印設(shè)備，該技術(shù)預(yù)計(jì)將推動石油和天然氣運(yùn)營以及可再生能源活動和核電的發(fā)展。
半個(gè)多世紀(jì)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(fù)雜供應(yīng)鏈難以接入，且設(shè)備需要定期維護(hù)。過去，這家石油巨頭主要依賴傳統(tǒng)方法解決這些問題。但隨著現(xiàn)代化和數(shù)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(yīng)對這些挑戰(zhàn)。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(fā)項(xiàng)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(yè)務(wù)之一是使用燃?xì)廨啓C(jī)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(shè)施和鉆井設(shè)備發(fā)電。這些設(shè)備依賴于燃燒器插頭，用以混合燃料和壓縮空氣。隨著時(shí)間的推移，這些插頭會磨損，且很多原有插頭已停產(chǎn)。
傳統(tǒng)上，這些插頭由當(dāng)?shù)貦C(jī)械車間使用過時(shí)的生產(chǎn)方法替代，這需要手動前期設(shè)計(jì)和大約30周的制造及交付時(shí)間。這種過程對于運(yùn)營中的許多組件來說都是一樣的，導(dǎo)致時(shí)間和收入損失。因此，康菲石油公司投資于3D打印技術(shù)，能在大約三周內(nèi)提供現(xiàn)場所需的組件。未來，公司希望通過結(jié)合人工智能和3D打印技術(shù)，實(shí)現(xiàn)零件的數(shù)字化設(shè)計(jì)，減少存儲零件所需的物理空間。
在可再生能源行業(yè)，情況也與此相似。隨著公司逐步實(shí)現(xiàn)運(yùn)營的數(shù)字化，他們越來越多地投資于3D打印技術(shù)，以此來節(jié)約時(shí)間和金錢。在風(fēng)能領(lǐng)域，維斯塔斯為87個(gè)國家制造風(fēng)力渦輪機(jī)，并利用內(nèi)部3D打印技術(shù)來定制零件、專用工具和原型，這顯著簡化了運(yùn)營過程。維斯塔斯的增材制造和先進(jìn)概念首席工程師Jeremy Haight表示：“我們啟動了一項(xiàng)3D打印試點(diǎn)計(jì)劃，并在大約六個(gè)月內(nèi)看到了實(shí)際的投資回報(bào)，效果遠(yuǎn)超我們的預(yù)期?！?/font>
在采用3D打印技術(shù)之前，維斯塔斯公司從世界各地的許多供應(yīng)商那里采購關(guān)鍵組件，這些組件都是按照詳細(xì)的制造說明生產(chǎn)的。生產(chǎn)過程可能需要6到12周時(shí)間，而且交付和檢查合規(guī)性可能會增加額外的時(shí)間。如果零件不符合現(xiàn)場的安全標(biāo)準(zhǔn)，則必須重新制作，這給維斯塔斯帶來了大量的時(shí)間和金錢損失。
與手工生產(chǎn)的各個(gè)供應(yīng)商的組件相比，3D打印提供了一定程度的標(biāo)準(zhǔn)化，可以提升可靠性和安全標(biāo)準(zhǔn)。維斯塔斯的每個(gè)全球工廠都使用相同品牌和型號的工業(yè)級碳纖維3D打印機(jī)——Markforged X7。每個(gè)人都可以訪問組件設(shè)計(jì)的數(shù)字庫存和詳細(xì)的3D打印機(jī)設(shè)置。該公司于2021年開始其3D打印計(jì)劃，目前每年打印超過10,000個(gè)零件。
與此同時(shí)，重新普及的核電也依靠3D打印來支持其運(yùn)營。美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）在2020年首次使用DED機(jī)器生產(chǎn)了反應(yīng)堆堆芯的3D打印原型。這是其“轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)反應(yīng)堆演示”（TCR）計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃旨在開發(fā)與傳統(tǒng)機(jī)器制造相比，能在更短時(shí)間內(nèi)提供經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且高效的能源系統(tǒng)。從設(shè)計(jì)到打印完成，核心僅用了三個(gè)月時(shí)間就生產(chǎn)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(zhàn)爭引發(fā)的供應(yīng)鏈限制方面顯示出了無價(jià)的價(jià)值。捷克核能公司Škoda JS打印了數(shù)千個(gè)運(yùn)行核業(yè)務(wù)所需的塑料和金屬零件。這些打印機(jī)能在短時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)重達(dá)600公斤的金屬零件，幫助該公司應(yīng)對供應(yīng)鏈中斷問題。
顯然，對3D打印機(jī)的投資對于能源行業(yè)的公司來說具有無價(jià)的價(jià)值，從石油和天然氣到可再生能源以及核電等領(lǐng)域都是如此。利用廣泛的數(shù)字庫存在現(xiàn)場快速生產(chǎn)關(guān)鍵部件的能力，使公司能夠削減與維修相關(guān)的成本和時(shí)間，并確保關(guān)鍵的創(chuàng)收活動能夠持續(xù)運(yùn)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(yīng)堆堆芯？

這是普通人能干的事情嗎