धातु 3डी प्रिंटिंग ऊर्जा उद्योग को अपने कार्बन पदचिह्न को कम करने में कैसे मदद कर सकती है?

1. सामग्री के उपयोग में बदलाव: "घटावपूर्ण विनिर्माण" से "ऑन-मांग वृद्धि" की ओर
कास्टिंग, फोर्जिंग और मशीनिंग धातु के साथ काम करने के कुछ पारंपरिक तरीके हैं, हालांकि वे आमतौर पर केवल 30% सामग्री का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, पारंपरिक फोर्जिंग संचालन के लिए 3 मीटर चौड़े स्टील सिल्लियों को 1.5 मीटर चौड़े स्पिंडल में बदलने की आवश्यकता होती है। इस प्रक्रिया के दौरान लगभग 70% धातु को स्क्रैप में काट दिया जाता है।धातु 3डी प्रिंटिंगपरतों को एक दूसरे के ऊपर रखकर 90% से अधिक सामग्री का उपयोग किया जा सकता है। प्लैटिनम टेक्नोलॉजी वाणिज्यिक एयरोस्पेस कंपनियों के लिए रॉकेट इंजन थ्रस्ट चैंबर बनाती है। 3डी प्रिंटिंग के बाद सामग्री उपयोग की दर पारंपरिक तकनीकों में 15% से बढ़कर 92% हो गई है। प्रत्येक भाग के वजन में 60% की कटौती की गई है, जिसका अर्थ है कि रॉकेट लॉन्च चरण के दौरान कार्बन उत्सर्जन कम है।
3डी प्रिंटिंग का "डिजिटल मोल्ड" तत्व सामग्री को अधिक कुशल बनाता है। पारंपरिक विनिर्माण में, सांचे समय से पहले बनाने पड़ते हैं, जिससे डिज़ाइन को संशोधित करना महंगा हो जाता है। 3डी प्रिंटिंग में, डिजिटल मॉडल सीधे उत्पादन को संचालित करते हैं, जिससे टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन डिज़ाइन को तेज़ी से शामिल करना आसान हो जाता है। यूरोपीय रेसिंग टीमें इंजन सिलेंडर हेड बनाने के लिए एसएलएम (सेलेक्टिव लेजर मेल्टिंग) तकनीक का उपयोग करती हैं, जो वजन में 66%, वॉल्यूम में 65% और सतह के ताप अपव्यय क्षेत्र में 40% की कटौती करती है। यह अपनी मूल ताकत को बरकरार रखते हुए तुरंत ईंधन दक्षता में 12% सुधार करता है। डिज़ाइन की स्वतंत्रता का यह स्तर ऊर्जा उपकरणों को पारंपरिक संरचनाओं की यांत्रिक सीमाओं से परे जाने देता है, जो "विनिर्माण के लिए डिज़ाइन" के बजाय "कार्यक्षमता के लिए डिज़ाइन" की अनुमति देता है।
2. ऊर्जा उत्पादन के अंत में निम्न कार्बन पुनर्निर्माण: केंद्रीकृत से वितरित विनिर्माण की ओर बढ़ना
ऊर्जा उपकरण बनाने का पारंपरिक तरीका वैश्विक आपूर्ति श्रृंखला पर बहुत अधिक निर्भर करता है। कच्चे माल प्राप्त करने से लेकर प्रक्रिया के समापन पर उन्हें एक साथ रखने तक का लॉजिस्टिक्स कनेक्शन संपूर्ण जीवनचक्र कार्बन उत्सर्जन का 30% से अधिक के लिए जिम्मेदार है। मेटल 3डी प्रिंटिंग की स्थानीय स्तर पर चीजें बनाने की क्षमता इस समस्या का समाधान कर रही है। उदाहरण के लिए, विशिष्ट केंद्रीकृत उत्पादन के साथ, भागों को चीन से दुनिया के विभिन्न क्षेत्रों में भेजना पड़ता है। हालाँकि, 3डी प्रिंटिंग तकनीक के साथ, प्रत्येक इंस्टॉलेशन बिंदु तुरंत चीजें बना सकता है। बेरिंग 3डी ने अफ्रीका के दूरदराज के स्थानों के लिए एक सौर ब्रैकेट का उत्पादन किया जो मौसम प्रतिरोधी स्टील पाउडर के साथ साइट पर मुद्रित होता है। इसका मतलब यह है कि इसे सीमाओं के पार भेजना या संग्रहीत करना नहीं पड़ता है, और यह एकल प्रणाली के कार्बन फ़ुटप्रिंट को 45% तक कम कर देता है।
वितरित विनिर्माण के लिए 3डी प्रिंटिंग के लाभ परमाणु ऊर्जा व्यवसाय में बड़े हैं। पारंपरिक परमाणु ऊर्जा भाप जनरेटर को एक साथ रखने के लिए, हजारों पाइप फिटिंग को परमाणु ऊर्जा संयंत्र स्थल पर ले जाना पड़ता है। हालाँकि, प्लैटिनम टेक्नोलॉजी का BLT-S1500 मल्टी{5}लेजर उपकरण 1.5 टन के एकल वजन के साथ वही काम कर सकता है, जो क्रॉस-कॉन्टिनेंटल से प्लांट क्षेत्र के भीतर की दूरी को कम करता है। इस "विनिर्माण और स्थापना" पद्धति ने किसी दिए गए सीजीएन परमाणु ऊर्जा स्टेशन को स्थापित करने में लगने वाले समय में 70% की कटौती की है, साइट पर आवश्यक वेल्डिंग की मात्रा में 90% की कटौती की है, और निर्माण के दौरान कार्बन उत्सर्जन में 23,000 टन की कटौती की है।
3. स्वच्छ ऊर्जा उपकरणों के प्रदर्शन में उछाल: संरचनाओं के अनुकूलन से लेकर कार्यों को एकीकृत करने तक
मेटल 3डी प्रिंटिंग की बदौलत ऊर्जा उपकरणों का विकास "उच्च प्रदर्शन कम ऊर्जा खपत" की ओर बढ़ रहा है। पवन ऊर्जा के क्षेत्र में, 3डी प्रिंटिंग ने उन समस्याओं को दूर कर लिया है जो पारंपरिक कास्टिंग विधियों में ब्लेड शीयर नेटवर्क आर्किटेक्चर के साथ होती हैं। चिपकने वाली जेट बॉन्डिंग (बीजेटी) तकनीक का उपयोग करते हुए, वेस्टास के 100-मीटर स्तर के पवन टरबाइन ब्लेड रूट कनेक्टर निर्माण को एक साथ रखना आसान बनाते हैं। एक टुकड़े को बनाने में 127 घटक लगते थे। यह ब्लेडों के शुरुआती टॉर्क को 18% तक कम कर देता है और उन्हें थकने से बचाता है। इससे प्रत्येक वर्ष उत्पादित बिजली की मात्रा में 3.2% की वृद्धि होती है।
3डी प्रिंटिंग की कई हिस्सों को एक टुकड़े में जोड़ने की क्षमता हाइड्रोजन से चलने वाले उपकरण बनाने के लिए भी उपयोगी है। टोयोटा मिराई ईंधन सेल स्टैक की द्विध्रुवी प्लेट के लिए 200 से अधिक स्वतंत्र प्रवाह चैनल मोल्ड बनाने के लिए पारंपरिक मुद्रांकन प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। हालाँकि, 3डी प्रिंटिंग सीधे सर्पेन्टाइन प्रवाह चैनलों, तापमान सेंसर के लिए छेद और हाइड्रोजन प्रसार के लिए छेद के साथ एक एकीकृत द्विध्रुवी प्लेट बना सकती है। इससे स्टैक की शक्ति घनत्व 25% और हाइड्रोजन उपयोग दर 15% बढ़ जाती है। यह कार्यात्मक एकीकरण न केवल कम सामग्री का उपयोग करता है, बल्कि यह ऊर्जा द्वारा अपनाए गए पथों को अनुकूलित करके सिस्टम को चलाने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा की मात्रा को भी कम करता है।
4. कार्बन कैप्चर और उपयोग: आइडिया से इंजीनियरिंग प्रैक्टिस तक
3डी प्रिंटिंग कार्बन कैप्चर में तकनीकी समस्या को ठीक कर रही है जिससे पारंपरिक तरीकों से जटिल आंतरिक संरचनाएं बनाना असंभव हो जाता है। डायरेक्ट एयर कैप्चर (डीएसी) सिस्टम के लिए हजारों माइक्रोन - आकार के छेद वाले फिल्टर की आवश्यकता होती है, और विशिष्ट प्रसंस्करण विधियों से केवल 30% से कम काम पूरा होता है। लेकिन 3डी प्रिंटिंग छिद्र आकार की त्रुटियों को ± 5 μ मीटर के भीतर रख सकती है। एयरकैप्चर के लिए 3डी सिस्टम द्वारा बनाए गए कार्बन कैप्चर रिएक्टर में टोपोलॉजी अनुकूलन के कारण हीट एक्सचेंज क्षेत्र तीन गुना है। इसका मतलब है कि यह प्रति इकाई आयतन से 40% अधिक कार्बन एकत्र कर सकता है। वहीं, उपकरण का वजन 12 टन से घटकर 3.8 टन रह गया है। इसका मतलब है कि शिपमेंट और इंस्टॉलेशन के दौरान कार्बन उत्सर्जन बहुत कम है।
यह और भी दिलचस्प है कि 3डी प्रिंटिंग कार्बन उपयोग प्रौद्योगिकियों को अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध करा रही है। नॉर्वेजियन कार्बन क्लीन CO₂ को मेथनॉल में बदलने की प्रक्रिया को 85% अधिक ऊर्जा {{4}कुशल बनाने के लिए 3डी प्रिंटिंग द्वारा बनाए गए एक मॉड्यूलर कार्बन रूपांतरण रिएक्टर का उपयोग करता है, जो मौजूदा तरीकों की तुलना में 22 प्रतिशत अंक अधिक कुशल है। 3डी प्रिंटिंग द्वारा रिएक्टर के अंदर अशांति संरचनाओं का सटीक प्रबंधन ही दक्षता में वृद्धि को संभव बनाता है। यह उस क्षेत्र को बढ़ा देता है जहां गैस और तरल संपर्क में आते हैं और प्रतिक्रिया दर तीन गुना बढ़ जाती है।
5. औद्योगिक पारिस्थितिकी का हरित परिवर्तन: एक रैखिक अर्थव्यवस्था से गोलाकार अर्थव्यवस्था की ओर बढ़ना
मेटल 3डी प्रिंटिंग की बंद {{1}लूप विशेषताएं ऊर्जा औद्योगिक श्रृंखला को बदल रही हैं। प्लैटिनम टेक्नोलॉजी की पाउडर सर्कुलेशन विधि मुद्रण के दौरान धातु के छींटों की रिकवरी दर को 99.2% तक बढ़ा सकती है। जब आर्गन गैस रिकवरी उपकरण के साथ उपयोग किया जाता है, तो यह केवल एक इकाई के लिए प्रति वर्ष 187 टन कार्बन उत्सर्जन में कटौती कर सकता है। चुआंगकाई एडवांस्ड स्टडी ने पुनर्जीवित टाइटेनियम मिश्र धातु पाउडर बनाने के लिए एआई एल्गोरिदम का उपयोग किया है। इस पाउडर में यांत्रिक गुण हैं जो मूल पाउडर के 98% तक हैं, और इसे बनाने में 40% कम लागत आती है। राज्य विद्युत निवेश निगम ने इसका उपयोग ऊर्जा भंडारण बैटरियों के गोले बनाने के लिए किया है।
यह चक्रीय अर्थव्यवस्था दृष्टिकोण अन्य क्षेत्रों में फैल रहा है। सीमेंस एनर्जी हरित हाइड्रोजन बनाने के लिए सऊदी अरब के NEOM न्यू सिटी में एक प्लांट बना रही है। इसकी सभी 3डी प्रिंटिंग मशीनें मॉड्यूलर हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें मानक भागों में अलग किया जा सकता है और आवश्यकता न होने पर उन्हें नई मशीनों में मुद्रित किया जा सकता है। इसका मतलब यह है कि मशीन के पूरे जीवन चक्र के दौरान 95% संसाधनों का उपयोग किया जाता है। "विनिर्माण उपयोग पुनर्जनन" का यह बंद लूप दर्शाता है कि ऊर्जा उपकरण "उपभोज्य" से "टिकाऊ सामान" में बदल रहा है।