Опубликованы самые необычные примеры использования 3D-принтера в энергетике

3D-принтеры сегодня могут использоваться для печати не только сувениров и деталей для бытовой техники, например, для стиральныхмашин, но и для производства более сложных объектов. Промышленные 3D-принтеры способны создавать элементы ядерных реакторов, микролаборатории и даже целые здания. Журнал «Энергия+» представил подборку самых необычных примеров применения 3D-печати в энергетическом секторе.

Большой «ядерный» принтер

В то время как обычные бытовые 3D-принтеры могут обрабатывать около килограмма пластика, промышленный принтер ИЛИСТ‑2XL способен загружать до тонны металла. Крупнейший промышленный 3D-принтер в России был создан в сотрудничестве «Росатома» и Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. Основное назначение гиганта — печать геометрически сложных деталей для реакторных установок, а в будущем — и реакторных корпусов.

Клоны горных пород

В исследовательском центре «Геосфера», специализирующемся на изучении флюидов и керна, внедряют инновационные технологии, направленные на упрощение разработки новых месторождений и увеличение объемов добычи нефти на действующих. С целью сохранения образцов горных пород, полученных из скважин, специалисты начали использовать их клоны для лабораторных экспериментов.

Процедура начинается с просвечивания образца на томографе, где сканируется его внутренняя структура, включая поры и трещины. Затем с помощью 3D-принтера из специализированных материалов создается точная реплика этой структуры, в результате чего получается плоский прозрачный микрофлюидный чип размером 1 на 2 сантиметра, полностью воспроизводящий внутреннее устройство горной породы. На этом чипе проводятся эксперименты: поры заполняются нефтью, и специалисты наблюдают за ее поведением под воздействием различных жидкостей, чтобы определить оптимальные методы вытеснения в скважину. Один чип умещается на подушечке пальца, а вся необходимая лабораторная инфраструктура — на письменном столе.

Дом для нефтяников

Идея создания зданий с помощью 3D-принтеров активно развивается. В 2023 году в Заполярье был напечатан дом отдыха для сотрудниковкомпании «Газпром нефть». Получившееся здание обладает футуристичным дизайном, но при этом гармонично вписывается в окружающий ландшафт, сочетая современные технологии с уважением к природе. Этот проект демонстрирует потенциал 3D-печати в строительстве, позволяя создавать комфортные и функциональные объекты в труднодоступных регионах.

Деталь для первой супертурбины

На 3D-принтере была напечатана деталь для первой российской газовой супертурбины ГТД-110М — завихритель, который играет ключевую роль в процессе сгорания, обеспечивая эффективное смешивание топлива и воздуха в камере. Производство такого сложного компонента обычными методами не представляется возможным из-за его сложной внутренней геометрии, состоящей из множества полостей и каналов разнообразных форм и размеров.

С учетом требований к аддитивным технологиям, сразу при проектировании детали были заложены возможности 3D-печати, что позволило создать конструкцию, которая бы не только соответствовала необходимым параметрам, но и обеспечивала бы требуемую эффективность и надежность. Использование высокотехнологичных материалов и методов аддитивного производства позволяет создать более легкие и прочные детали, что немаловажно для достижения высоких показателей работы газовых турбин. 

Этот проект подчеркивает инновационный подход в российской инженерии и открывает новые горизонты для применения 3D-печати в производстве сложных и высокоточных компонентов для энергетического машиностроения.

Керамика для топливного элемента

В 2023 году ученые из Сколтеха усовершенствовали керамический электролит для твердооксидного топливного элемента с помощью 3D-печати. Из материалов, таких как цирконий, оксиды иттрия и скандия, было создано 22 образца размером 6,5 на 6,5 на 2,8 миллиметра — чуть толще сим-карты для мобильного телефона.

Благодаря сочетанию аддитивных технологий с высокоточным 3D-моделированием в каждом образце были созданы объемные решетки сложной формы, где размер отдельных элементов достигает 250 микрон — вдвое меньше толщины человеческого волоса. Нововведение значительно повысило надежность и эффективность электролита.

Ранее эксперт «Газпром нефти» объяснил, как современным ученым быть на одной волне с бизнесом.