由于可以实现零部件和设备的现场打印和量身定制,3D打印技术正在油气、可再生能源、动力电池等能源细分领域快速“走红”。业界普遍认为,能源行业应该尽可能挖掘其技术潜力,让“3D打造能源”的场景加速照进现实。
油气设备可实现即时定制交付
数字制造服务提供商Proto labs的最新调查发现,83%的油气公司考虑应用3D打印技术,并将其视为推动其数字化转型的关键一环。油气公司已经尝试将3D打印技术应用在零部件重构、增材制造工艺改进以及即时、定制行业,拥有打印多种不同零件的能力意味着不需要在现场存储大量零件,也不必依赖第三方公司来交付零件。
据《华尔街日报》报道,雪佛龙去年底开始应用3D打印技术,以确保维修其澳大利亚Gorgon LNG项目所需零部件供应,如果订购现成部件,维修将会延迟。雪佛龙材料技术研发主管Robert Rettew表示:“这种灵活、准确、准时的数字供应链完全可以满足我们的需求。”
一直为航空航天、汽车等行业提供3D打印技术的英国工程公司Orthogonal,于近日在苏格兰阿伯丁设立了办事处,目标是与北海地区的油气生产商开展合作,将3D打印技术用于勘探开发、钻探服务、设备制造等领域。
此外,油服商对于推进3D打印技术也十分积极。贝克休斯增材制造服务全球主管Mikhail Gladkikh表示,为应对港口堵塞、交付延迟和部件短缺等造成的供应链崩溃,正在推进3D打印技术在油气领域的加速普及。
世界经济论坛预估,3D打印技术每年可以为油气行业节省约300亿美元的成本。
新能源领域寻求改善组件性能
除了油气行业,新能源领域也在研究3D打印技术的应用方向。去年底,瑞士电池技术投资公司Blackstone Resources德国研发子公司Blackstone Technology宣布,将利用3D打印技术生产电动汽车电池,与传统方式生产的锂离子电池相比,这类电池能量密度能提高20%,而且尺寸可以灵活调整,生产过程中的能源消耗还能降低23%。
Proto labs针对动力电池行业的调查发现,82%的从业者计划未来12个月内开发3D打印技术,旨在改善组件性能并缩短交货时间。
另据日媒消息,日本东北大学去年底开发出了用3D打印机制作全固态电池的技术,该技术通过把电解质、正极用钴酸锂、负极用钛酸锂等变成凝胶状材料,只需几个小时就能制成电池,而且试制出来的电池能够经受住各种性能测试,可稳定充放电100次以上。
此外,荷兰大学的研究团队正在尝试利用3D打印技术打造电解槽模型,如果成功将极大降低可再生能源制氢的成本。GE则计划利用3D打印技术制造风力涡轮机的部分组件,目前已经实现在风电场现场3D打印机塔底部。据悉,GE于2020年与全球最大水泥生产商瑞士霍尔希姆、美国3D打印建筑公司Cobod达成合作伙伴关系,随后在纽约启动了一个3D打印研究中心,该中心拥有一个3层楼高的3D打印机,可以打印高达20米的涡轮塔段。
显著提升能源行业价值
油价网汇编的数据显示,去年,全球3D打印市场价值超过130亿美元,预计2022年-2030年间可实现20.8%的增长率,市场价值将达320亿美元,到2030年将达600亿美元。而随着市场规模的迅速扩大,以能源为首的多个行业都将加强对3D打印技术的投资和应用。
能源咨询和认证机构DNV指出,能源行业采用3D打印技术可以帮助避免长时间且成本高昂的停产,同时还可以减少供应链的整体碳足迹。随着数字化制造网络的本地化,运输成本和交货期也可以大幅削减,从而提振能源公司的整体利润。
据悉,DNV去年更新了3D打印服务规范文件,旨在帮助油气行业更安全、更高效地增材制造。DNV能源系统亚太区域总监Brice Le Gallo表示:“新的规范将确保3D打印部件的安全性和质量标准,为增材制造技术的广泛使用建立信任度,从而获得终端用户的支持。”
不过,3D打印技术虽然潜力巨大,但仍然面临很多挑战,如油气行业所需设备或组件尺寸较大,对3D打印设备和现场机械零配件硬度强度要求较高,而且精准度、可靠性以及量产规模和效率仍有待进一步提高。此外,掌握能源行业3D打印技术的复合型人才仍然较为稀缺。


