Перспективы применения 3D-принтеров

Перспективы применения 3D-принтеров

Выпуск 11(6685) от 06 июня 2019 г.
РУБРИКА: ОБОРУДОВАНИЕ

3D-принтеры открыли новые, революционные возможности для различных отраслей промышленности, включая автомобилестроение, авиакосмическую промышленность, сельское хозяйство, строительство и т. д. Аддитивное производство, к области которого относятся 3D-принтеры, позволяет производить сложные компоненты, используя при этом меньше материалов, сокращая отходы и снижая потребление энергии.

Согласно последнему исследованию фирмы GlobalData, аддитивное производство используется во многих сферах. Так, научно-исследовательская лаборатория ВВС США (Air Force Research Laboratory, AFRL) создала 3D-печатные солнечные элементы с использованием 5-осевой аэрозольной струйной системы Optomec и перовскитного материала (в данном случае – ​титано-кальциевого оксида). AFRL использовала эту систему для автоматизации производства солнечных элементов и обеспечения более эффективного производственного процесса. Плоская поверхность перовскита была покрыта фотоэлектрическими каплями с использованием конструкций, предварительно определенных при помощи САПР. В результате эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую достигла 15,4%. Эта техника также позволила печатать на 3D-поверхностях различные структуры, но при этом эффективность преобразования снизилась на 5,4%.

Исследователи Университета Дьюка и Университета штата Техас успешно разработали метод 3D-печати литий-ионных батарей нестандартного размера. Процесс включает в себя создание раствора электролита (этилметилкарбонат, пропиленкарбонат и LiCIO4), углеродных нанотрубок и графена с материалом полимолочной кислоты (PLA) – ​для увеличения проводимости – ​и позволяет разработчикам встраивать литий-ионную батарею практически в любое применение. Однако технология пока находится в зачаточном состоянии и до появления реальных приложений пройдет какое-то время.

Ученые из Национальной лаборатории Айдахо (Idaho National Laboratory, INL) разработали новый метод 3D-печати ядерных топливных элементов, используя процесс AMAFT – ​«аддитивное производство в качестве альтернативного метода изготовления». Данный метод позволяет его создателям производить для ядерных реакторов перспективные виды ядерного топлива, такие как силицид урана (U3Si2). В процессе используется гибридная лазерная техника – ​с ее помощью осуществляется расплавление небольшого количества различных порошков с образованием гранулы из плотного топливного материала, которую затем можно использовать в реакторах.

Инженеры АЭС Джинна (округ Уэйн, шт. Нью-Йорк) освоили методы 3D-печати для производства инструментов, необходимых для технического обслуживания на месте. Созданный ими 3D-принтер Ultimaker используется для изготовления блокирующих предохранителей, маркирующих опасные ситуации и расположенных в релейных стойках и на основной панели управления. Блокирующие предохранители помогают предотвратить растяжение зажимов плавких предохранителей во время установки. Специалисты АЭС Джинна также использовали 3D-принтер для производства малых инструментов, необходимых оператору оборудования в ходе ремонтных работ.

Дубайский стартап Smart Palm разворачивает на пляжах страны 3D-печатные «пальмы» для всемирной выставки, которая пройдет в эмирате в 2020 г. Эти вышки связи создаются в рамках реализации инициативы «Умный город». Они усилены волоконным полимером и обладают шестью основными функциями: точкой Wi-Fi доступа, ИК-камерами наблюдения с обзором на 360°, кнопкой экстренного вызова, сенсорным информационным экраном, зарядными розетками для мобильных приборов, а также цифровым дисплеем для публичных сообщений. «Умные пальмы» полностью обеспечиваются питанием от солнечных панелей, расположенных в их верхней части.

Корпорация Siemens с помощью 3D-печати создает около десятка запасных частей для всех типов электростанций. Ее специалистам удалось успешно произвести и установить 108-мм рабочее колесо для противопожарного насоса на АЭС Крско (Словения). Компания осуществила обратный инжиниринг оригинального колеса, которое эксплуатировалось с момента пуска электростанции в 1981 г., – ​это потребовалось, потому что исходная документация давно утеряна. Цифровой двойник идентичен оригиналу. Кроме того, новая версия благодаря использованию современных материалов превосходит оригинал, что, как полагают, позволит существенно увеличить срок ее службы.

Перечисленные примеры – ​лишь небольшая часть того, что можно делать с использованием технологии 3D-печати. Данная инновационная технология может применяться во всех сферах промышленности. Отраслевые специалисты считают, что в обозримом будущем применение 3D-печати будет быстро расширяться.

 

Atwell Cabe. 3D Printers Revolutionize Energy. EE Times, May 2, 2019: https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1334638


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ