Применение аддитивного производства в энергетичеcкой промышленности

Аддитивное производство (АП) представляет перспективные возможности развития энергетической промышленности от энергии ветра и солнца до атомной энергии.

Комитет ASTM International по аддитивным технологиям производства (F42) в апреле 2021 г. сформировал новое подразделение (F42.07.10) подкомитета по применению АП (F42.07).

Деятельность подразделения F42.07.10 будет направлена на разработку стандартов по применению АП в энергетике. Миссия подразделения – собрать все заинтересованные стороны отрасли за стол переговоров и создать систему стандартов, которая поможет АП стать передовой технологией в энергетике.

Атомная энергетика имеет широкую область для применения АП. АП может станет неотъемлемой частью цепочки поставок в атомной энергетике.

Причина для применения АП в атомной энергетике заключается в следующем: атомные установки могут находиться в эксплуатации в течение 40 или более лет, многих частей, необходимых для обслуживания станций, построенных и введенных в эксплуатацию в середине 1960 – 1980-х годов, уже просто не существует. В прошлом данная проблема износа и устаревания оборудования решалась путем получения необходимых компонентов от закрывшихся станций или хранением запасов на самой станции. Но с применением АП и 3D-печати можно создавать такие компоненты с помощью обратного проектирования даже при отсутствии чертежей компонентов.

Другая причина интегрирования технологии АП в атомную энергетику заключается в себестоимости. Каждый день простаивания ядерного объекта обходится государству примерно в 1 миллион долларов. В области, где производство запасных частей в некоторых случаях может занимать месяцы, огромным преимуществом является возможность применения АП и быстрой установки деталей.

Стандарты, разрабатываемые и/или пересмотренные подразделением F42.07.10, будут иметь решающее значение не только при создании деталей с помощью 3D-печати, но и для обеспечения высокого уровня качества сложных компонентов, способных выдерживать экстремальные условия атомных объектов, таких как установки ядерного синтеза.

Кроме того, деятельность F42.07.10 и заинтересованных сторон будет направлена на оптимизацию и упрощение процесса одобрения новой технологии во всем мире соответствующими регулирующими органами в области атомной энергетики, а также на обеспечение качества и сотрудничества в этой области.

АП может быть широко интегрировано в цепи поставки возобновляемой энергии, такой как энергия ветра и солнца, аналогично применению в атомной энергетике. Как и в атомной промышленности, длительное ожидание замены детали или полное отключение ветряных турбин или солнечных батарей дорого обходится энергетике возобновляемых источников. Поэтому очень важно распечатывать детали на месте и поддерживать функционирование энергоустановок в оперативном режиме.

Кроме того, в области, где почти ежедневно происходят быстрые инновации и технологические достижения, АП может стать инструментом, который поможет энергетике возобновляемых источников постоянно оптимизировать производительность и сокращать время выхода на рынок. Например, для ветряных турбин станет возможным добавить к лопастям комплексные элементы высокой сложности, напечатанные на 3D-принтере, что повысит эффективность, снизит уровень шума и т. д. Также рассматривается возможность 3D-печати бетоном для башен ветряных турбин и производство лопастей с помощью АП.

АП нашло широкое применение в цепочке поставок энергии ископаемого топлива в последнее время. В 2015 г. исследователи из Siemens смогли изготовить с помощью АП головку горелки для использования в газовой турбине и применить ее на практике. Это первый полностью поставленный на серийное производство согласно документации Siemens компонент, изготовленный путем лазерного синтеза на подложке (L-PBF, процесс АП). Теперь данный процесс используется для поставки запасных частей головки горелки для всех газовых турбин SGT-1000F компании Siemens.

С тех пор еще несколько деталей, изготовленных с помощью АП, были поставлены на серийное производство для газовых турбин в целях улучшения цепочки поставок и повышения эффективности двигателей с помощью передовых модификаций. Сегодня считается, что топливная энергетика имеет большой потенциал для дальнейшего использования АП и включения в цепочку поставок.

Стандартизация является ключом к росту и дальнейшему внедрению АП/3D-печати в отрасль энергетики. Объединение основных заинтересованных сторон, ученых и исследователей и регулирующих органов предоставит уникальную платформу для разработки стандартов, которые помогут обеспечить высокоэффективное применение АП в энергетике для ее дальнейшего развития.

sn.astm.org

По вопросам приобретения международных стандартов ASTM обращайтесь в сектор международной информации БелГИСС − +375 17 269 68 82