Почему квалификация становится следующим рубежом для аддитивных технологий в энергетике
В энергетике не бывает мелочей. Компоненты, используемые при генерации электроэнергии, часто работают при экстремальных температурах и давлении, иногда десятилетиями подряд. Это одна из главных причин, по которой квалификация стала одним из важнейших вызовов для всей индустрии аддитивного производства.
Электроэнергетический научно-исследовательский институт (EPRI) в тесном сотрудничестве с America Makes и отраслевыми партнёрами потратил годы на решение этой задачи, помогая преодолеть разрыв между инновациями в 3D-печати и реальным внедрением. Организация недавно получила награду за лучший доклад от Комитета по производству, материалам и металлургии Американского общества инженеров-механиков (ASME) за работу «Уроки квалификации ABD®900AM для турбинных, аэрокосмических и энергетических применений».
В центре исследования — ABD®-900AM, никелевый суперсплав, разработанный компанией Alloyed специально для аддитивных технологий. Статья сосредоточена на выводах, полученных в ходе квалификации материала для турбинных, аэрокосмических и энергетических задач. В отличие от многих подобных проектов, этот включал несколько организаций, производственных площадок и систем AM, что позволило заложить более широкую основу для будущего применения.
Более того, это признание указывает на растущий фокус на квалификации — области, которую многие в индустрии считают одним из главных барьеров для широкого внедрения аддитивного производства в ответственных приложениях.
От демонстрационных образцов к реальным деталям
Энергетическая отрасль давно интересуется потенциалом AM для сокращения цепочек поставок, уменьшения сроков изготовления и выпуска сложных компонентов, которые трудно произвести традиционными методами. Однако напечатать деталь — лишь один шаг в этом процессе.
Для критически важных применений недостаточно просто напечатать компонент. Компании должны доказать, что он будет работать предсказуемо каждый раз. Это означает огромный объём тестирования, сбора данных и валидации перед вводом детали в эксплуатацию.
Работа EPRI строится на кооперации. Взаимодействуя с America Makes и отраслевыми партнёрами, организация ищет способы адаптировать практики квалификации из аэрокосмической и оборонной отраслей для энергетики, делясь полученным опытом с другими секторами. Результат — более скоординированный подход, когда компании и организации опираются на наработки друг друга, а не начинают с нуля.
Фундамент для инноваций в энергетике
Работа по квалификации может не привлекать столько же внимания, как новый принтер или материал, но именно она часто определяет, дойдёт ли технология до реального использования. Именно поэтому EPRI запустила инициативу «Передовые производственные методы и материалы» (AM3) в 2022 году. Программа объединяет энергокомпании, производителей, национальные лаборатории и других партнёров для обмена данными, разработки стандартов и продвижения передовых производственных технологий к внедрению.
Особое значение эта работа имеет для новых энергетических технологий, включая реакторы передового дизайна и модернизированную сетевую инфраструктуру, которые в ближайшие годы могут потребовать новых материалов и методов производства.
EPRI не фокусируется только на квалификации. Организация также изучает, как AM можно использовать для производства более крупных деталей энергетического сектора. В начале этого года EPRI освещала свою работу по крупноформатному направленному осаждению энергии (DED) — процессу, который помогает производителям создавать крупные металлические компоненты, часто недоступные через традиционные цепочки поставок. В ряде случаев эти усилия направлены на изготовление запчастей для стареющей инфраструктуры, где оригинальные поставщики могут уже не существовать или сроки поставки стали неприемлемыми.
Этот проект показывает подход EPRI к передовому производству: вместо раздельного рассмотрения материалов, процессов и квалификации организация работает во всех трёх областях одновременно.
Сроки тоже имеют значение. Энергокомпании и производители находятся под давлением необходимости получать критически важные компоненты быстрее, снижая зависимость от длинных и непредсказуемых цепочек поставок.
Движение к внедрению
Индустрия аддитивных технологий достигла точки, где одной технической возможности уже недостаточно. Напечатать деталь — только половина дела. Для таких отраслей, как энергетика, авиакосмос и оборона, реальное испытание заключается в доказательстве надёжной работы компонента в процессе эксплуатации. Именно поэтому квалификация стала такой важной частью обсуждения AM.
Для энергетики эта работа может иметь последствия, выходящие далеко за пределы AM. Более быстрый доступ к критическим деталям, укрепление цепочек поставок и новые производственные возможности становятся критически важными по мере подготовки отрасли к следующему поколению энергетической инфраструктуры.
Благодаря сотрудничеству с America Makes и другими организациями, EPRI помогает создать ту самую основу, которая позволит аддитивному производству играть значительно большую роль в создании энергетики будущего.