Рост популярности 3D-печати в энергетической отрасли

Несколько новых технологий, от машинного обучения до искусственного интеллекта (ИИ), способствуют улучшению энергетической отрасли. Одной из таких технологий является 3D-печать, которая позволяет компаниям из нескольких энергетических секторов быстро печатать жизненно важные компоненты для повышения эффективности и сокращения затрат и времени доставки. Ожидается, что эта технология будет способствовать развитию как нефтегазовых операций, так и деятельности в области возобновляемых источников энергии и атомной энергетики, поскольку все больше компаний внедряют оборудование для 3D-печати.

ConocoPhillips занимается разведкой нефти на Аляске уже более полувека. Суровые холодные условия особенно усложняют операции, поскольку возникают трудности с доступом к цепочкам поставок и необходимость регулярного технического обслуживания оборудования. До недавнего времени нефтяным компаниям приходилось бороться с этим традиционными способами. Но благодаря большей модернизации и цифровизации ConocoPhillips теперь может реагировать на вызовы быстрее и эффективнее. Северный склон Аляски, расположенный недалеко от Северного Ледовитого океана, является одной из трех основных программ развития ConocoPhillips на Аляске. Несмотря на сложные условия, это очень выгодно для компании.
В рамках своей деятельности ConocoPhillips использует газовые турбины, которые сжимают природный газ посредством сгорания для обратной закачки газа в пласт для повышения нефтеотдачи пластов (EOR) и выработки электроэнергии для электростанций и бурового оборудования. В оборудовании используется свеча горелки, которая позволяет смешивать топливо со сжатым воздухом. Однако со временем они изнашиваются, и многие оригинальные свечи больше не производятся. Традиционно их заменяли местные механические мастерские, использующие устаревшие методы производства, требующие ручного предварительного проектирования и трудоемкого этапа производства и доставки, занимающего около 30 недель. Этот процесс одинаков для многих компонентов, используемых в эксплуатации, что приводит к потере времени и доходов. Это побудило ConocoPhillips инвестировать в технологию 3D-печати, которая могла бы обеспечить необходимые компоненты на месте в течение короткого периода времени, примерно за три недели. В будущем компания надеется интегрировать технологии искусственного интеллекта и 3D-печати для цифрового проектирования деталей. Это будет означать, что для хранения деталей потребуется меньше физического пространства благодаря использованию цифрового инвентаря.

Похожая история наблюдается и в отрасли возобновляемых источников энергии. По мере того как компании переводят операции в цифровой формат, они все чаще инвестируют в технологии 3D-печати, чтобы сэкономить время и деньги. В секторе ветроэнергетики Vestas производит ветряные турбины для 87 стран, а использование собственной 3D-печати для изготовления нестандартных деталей, специализированных инструментов и прототипов значительно упростило операции. Джереми Хейт, главный инженер по аддитивному производству и передовым концепциям компании Vestas, заявил: «Мы запустили пилотную программу 3D-печати и увидели реальную окупаемость инвестиций примерно через шесть месяцев. Он показал себя намного лучше, чем мы даже ожидали».
Прежде чем внедрить технологию 3D-печати, Vestas закупала критически важные компоненты у множества поставщиков по всему миру, которые следовали подробным производственным инструкциям. Производственный процесс может занять от шести до 12 недель, а доставка и проверка соответствия требованиям могут добавить больше времени. Если детали не соответствовали нормам безопасности на объекте, их пришлось переделывать. Это стоило Vesta огромного количества времени и денег.

В отличие от компонентов, производимых вручную от различных поставщиков, 3D-печать предлагает уровень стандартизации, который может повысить стандарты надежности и безопасности. На каждом из глобальных предприятий Vestas используется промышленный 3D-принтер из углеродного волокна одной марки и типа — Markforged X7. У каждого есть доступ к цифровому перечню конструкций компонентов и подробным настройкам 3D-принтера. Компания начала свою программу 3D-печати в 2021 году и сейчас печатает более 10 000 деталей в год.

Между тем, ядерная энергетика, популярность которой снова неуклонно растет, также полагается на 3D-печать для поддержки операций. Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL) в США впервые изготовила напечатанный на 3D-принтере прототип активной зоны реактора с помощью машины DED в 2020 году. Это стало частью ее программы «Демонстрация реактора с вызовами трансформации» (TCR), целью которой является разработка более доступные и производительные энергетические системы в более короткие сроки, чем обычное машиностроение. От этапа проектирования до завершения печати ядро было изготовлено всего за три месяца.
В Чешской Республике 3D-печать оказалась неоценимой в решении проблем в цепочке поставок, вызванных вторжением России в Украину и последующей войной. Чешская атомная компания Škoda JS напечатала тысячи пластиковых и металлических деталей, необходимых для проведения ядерных операций. Печатные машины могут производить металлические детали весом до 600 кг за короткое время, что помогает компании бороться с перебоями в цепочке поставок.

Инвестиции в 3D-принтеры оказываются неоценимыми для компаний энергетической отрасли, от нефти и газа до возобновляемых источников энергии и атомной энергетики. Возможность быстро производить критически важные компоненты на месте, используя обширные цифровые запасы, позволяет компаниям сократить затраты и время, связанные с ремонтом, и гарантировать, что критически важные виды деятельности, приносящие доход, продолжатся.