3D tiskárny pomáhají energetice

Trojrozměrné tiskárny, technologický hit začátku 21. století, nacházejí po období, kdy se využívaly především při vývoji nových výrobků, stále větší uplatnění i ve „velkém“ průmyslu, včetně energetiky. Zdá se dokonce, že 3D tisk může sehrát zásadní roli i při snižování spotřeby energií v globálním měřítku.

Tvrdí to vědci z Technické univerzity v nizozemském Delftu, kteří zkoumali předpokládaný vliv trojrozměrného tisku (aditivní metody tisku) v některých průmyslových oborech. Zabývali se celým procesem od návrhu nových strojů po dodávku náhradních dílů, přičemž brali v potaz úsporu materiálu, paliva a elektřiny. Došli k závěru, že využívání 3D tisku by do roku 2050 mohlo jen ve stavebnictví, letectví a kosmonautice přinést celkové energetické úspory ve výši nejméně 5 %. Podle autorů studie by se tento efekt mohl zvýšit až na 27 %, pokud by vývoj nebyl ponechán jen volné ruce trhu, ale byl urychlen mezinárodním systémem legislativních opatření, norem a standardů, které by rozvoj této technologie aktivně podporovaly.

(Tip: Pokud vás toto téma zajímá, ale neumíte si moc představit, jak jednotlivé technologie fungují, doporučujeme přečíst si více o principu 3D tiskárny zde: https://www.premocz.eu/jak-funguje-3d-tiskarna. V článku najdete kromě stručné historie 3D tisku i vysvětlení nejběžněji užívaných technologií 3D tisku - FFF/FDM, SLA a SLS.)

Turbíny už se tisknou

Aktuální zprávy z řady průmyslových oborů potvrzují, že závěry nizozemské studie nejsou přehnaně optimistické.

Americká společnost General Electric hlásí, že aditivní metodou vyrobila turbíny, které už mají pod plným provozním zatížením odpracovány řádově tisíce hodin. A potvrzuje, že lze trojrozměrně vytisknout nejen plastové, ale taky kovové součástky z rozmanitých slitin. Pomocí 3D tisku tak například plynová turbína GT13E2 zvýšila svou účinnost o více než 2 %, což ve výsledku znamená každoroční úsporu kolem 2 milionů dolarů díky nižší spotřebě paliva.

V amsterodamském výzkumném centru nizozemské ropné společnosti Shell vznikají aditivně komponenty, které by tradiční obráběcí metodou zřejmě nemohly být vůbec vyrobeny. Tamní tiskárny totiž pomocí laserových paprsků skládají vrstvy, které jsou tenké zhruba 0,03 milimetru - desetkrát užší než lidský vlas.

Německá společnost Siemens aditivně vyrábí hlavice hořáků, lopatky plynových turbín a směšovací jednotky, které slouží třeba při vytápění. Díky 3D technologii se jejich výroba podstatně zjednodušila, a tím i zlevnila. Například směšovací jednotku, která se dříve skládala z 20 jednotlivých součástek, tvoří nyní jen dva díly. Celkový výsledek: o 30 % nižší emise skleníkových plynů, o 50 % zkrácené dodací lhůty, o 65 % nižší celkové vstupní zdroje, o 75 % rychlejší vývoj dalších výrobků.

Úspora energie i času

Italská ropná společnost Eni považuje za hlavní benefit 3D technologie úsporu času, který by jinak koncový zákazník strávil čekáním na náhradní díly. Uživatelé si navíc mohou samostatně vyrobit součástky, které třeba už původní producent nedodává. Společnosti zaměřené na 3D tisk totiž mnohdy pracují na principu „otevřeného softwaru”. To znamená, že komukoli dovolují, aby libovolně kopíroval jejich předlohy. Takže může dojít ke zkrácení dodavatelského řetězce, omezení automobilové a lodní nákladní dopravy, a další úspoře paliv.

3D tištěné FV panely i jaderné palivo

Aditivní technologie nacházejí uplatnění i v dalších energetických oborech včetně nízkoemisních jaderných a obnovitelných zdrojů. Tým vědců z Idaho National Laboratory, která je součástí výzkumné základny amerického ministerstva energetiky, pracuje na novém typu paliva pro jaderné elektrárny, při jehož výrobě se také bude používat 3D technologie. A vědci z prestižního Massachusetts Institute of Technology tvrdí, že využití 3D tisku při výrobě fotovoltaických panelů může přinést až padesátiprocentní snížení jejich ceny.

Společnost British Petroleum (BP) ovšem připomíná, že 3D tisk má stále i svá omezení. Je to například v maximální vytisknutelné velikosti, v preciznosti nebo v odolnosti vůči extrémním průmyslovým podmínkám. Zároveň ale i BP řadí aditivní výrobu vedle decentralizovaných databází v informatice, samořídicích automobilů, umělé inteligence a ekologických paliv mezi šest novátorských technologií nejdůležitějších pro energetiku.

V oboru 3D technologií mají úspěch také české firmy

Například Prusa Research s. r. o. a 3Dsimo s. r. o. patří podle společnosti Deloitte v posledních letech mezi nejrychleji rostoucí podniky ve střední Evropě. Tiskárny Prusa Research do značné míry dovedou replikovat samy sebe a prakticky tak naplňují princip globálního projektu RepRap, jehož účastníci poskytují zdarma postupy, jak sestavit, používat i vylepšovat 3D tiskárny.

O 3D tiskárnách se dočtete více např. také zde: 3D tisk | Plotbase Praha

Zdroje:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421517306997

https://www.ge.com/power/transform/article.transform.articles.2018.jun.the-benefits-of-3d-printing#

https://www.shell.com/inside-energy/3d-printing.html

https://new.siemens.com/global/en/products/energy/services/maintenance/parts/additive-manufacturing.html

https://www.konstrukter.cz/siemens-pri-vyrobe-plynovych-turbin-spoleha-na-3d-tisk-kovu/

https://www.3dnatives.com/en/siemens-and-e-on-milestone-3d-printed-turbine-270920184/

https://new.siemens.com/global/en/company/stories/energy/better-turbines-thanks-to-3d-printing.html

https://www.eniday.com/en/sparks_en/3d-printing-oil-supply-chains/

https://www.bp.com/en/global/corporate/news-and-insights/bp-magazine/next-generation-technologies-that-matter-for-energy-industry.html

https://www.deloitte.cz/fast50/2018.html?utm_source=dcom&utm_medium=web&utm_campaign=fast50_18

https://josefprusa.cz/o-3d-tisku/

https://3dsimo.com/

https://www.esgi.net/2018/02/16/additive-manufacturing-nuclear-more-efficient-recruiters-virginia/

https://www.sculpteo.com/blog/2018/01/24/3d-printed-solar-panels-meet-the-renewable-energy-revolution/

https://www.ge.com/reports/hot-off-press-3d-printing-pushed-turbine-new-highs/