Pièces puissantes

Matériaux résistants, tolérances serrées, faibles quantités et formes complexes : les principaux fournisseurs offrent des conseils pour répondre aux exigences strictes du secteur de l'énergie.

L'Amérique a été fondée sur la première source d'énergie renouvelable au monde : le bois. Malheureusement, les colons du pays se sont vite rendu compte que les arbres qu'ils brûlaient pour chauffer leurs maisons et cuire leurs aliments ne poussaient pas assez vite pour répondre à la demande croissante, ils se sont donc tournés vers le charbon.

Cependant, avec l'invention de l'électricité, puis de l'automobile, les équivalents combustibles fossiles du charbon – le pétrole et le gaz naturel – ont rapidement pris la tête du défilé énergétique et restent en tête aujourd'hui. En fait, le rapport annuel 2022 sur les perspectives énergétiques de l’Energy Information Administration (EIA) des États-Unis prévoit que les sources d’énergie non renouvelables resteront aux commandes jusqu’en 2050.

Il a également noté que, alors que les préoccupations liées au réchauffement climatique et à la pollution de l’air occupent une place centrale, des alternatives plus respectueuses de l’environnement, telles que l’énergie solaire, l’hydrogène et l’énergie éolienne, gagnent du terrain. Ajoutez à cela une résurgence de l'énergie nucléaire et une volonté de moderniser les sources hydroélectriques existantes avec la technologie moderne, et le résultat est sur le mur électrique : les combustibles fossiles finiront par (bien que peu probable du vivant de ce baby-boom) suivre le chemin des plantes préhistoriques. et les animaux qui les ont fabriqués.

Quelle que soit la source d’énergie, rassembler ses photons, ses molécules ou son mouvement, puis les convertir en électricité est une tâche exigeante. Une plate-forme pétrolière offshore, par exemple, doit fonctionner dans l’eau à des centaines ou des milliers de pieds de profondeur et forer des trous dans la terre à plusieurs fois cette profondeur. Les pressions sont extrêmes, les fluides assez corrosifs et les températures extrêmement élevées.

Pour cette raison, les puits de pétrole et les raffineries utilisent bon nombre des superalliages résistants à la chaleur (HRSA) que l’on trouve dans les moteurs à réaction et autres composants d’avions. Les métaux tels que l'Inconel 718 et l'acier inoxydable 17-4 PH contiennent des quantités relativement importantes de chrome, de molybdène, de nickel et d'autres éléments d'alliage qui rendent ce qui serait autrement un acier ordinaire extrêmement résistant et résistant. Malheureusement, ils rendent également ces alliages difficiles à usiner et à fabriquer.

Scott Green se soucie peu de l'usinabilité. En tant que principal responsable des solutions chez 3D Systems Inc., Rock Hill, SC, ce qui l'intéresse, c'est la réduction du nombre de pièces, l'efficacité énergétique et les délais de commercialisation, des attributs qui permettent à l'impression directe sur métal (DMP) de faire des percées significatives dans le secteur. secteur de l’énergie, notamment celui des turbines à gaz industrielles (IGT).

Une grande partie de ce succès est due à la capacité de DMP à transformer ces métaux hautes performances en formes extrêmement complexes autrefois impossibles ou du moins d'un coût prohibitif à fabriquer, en éliminant tout ou partie des étapes d'usinage et d'assemblage en cours de route. "Il existe une énorme opportunité pour l'utilisation des microturbines dans la production et le stockage décentralisés d'énergie, et cela a des implications significatives pour la fabrication additive", a-t-il déclaré.

Regardez ce qui s’est passé au Texas au cours de l’hiver 2021, a-t-il noté, lorsque de grandes parties du réseau ont été fermées en raison du mauvais temps. La production d’électricité décentralisée aurait évité cela. Ensuite, il y a la Californie, où les propriétaires de Tesla Powerwalls ont contribué à atténuer les coupures de courant en réinjectant de l'électricité dans le réseau. De tels exemples indiquent qu’une solution énergétique modernisée incluant une production d’électricité localisée à petite échelle devient de plus en plus populaire et va bientôt exploser aux États-Unis, voire sur la planète entière.

Green soutient que les microturbines constituent un élément essentiel de cette équation énergétique. Lorsque les municipalités et les gouvernements des comtés investissent dans leur propre approvisionnement en électricité, ils deviennent soudainement beaucoup moins dépendants des infrastructures énergétiques nationales et régionales et plus résistants aux perturbations météorologiques ou civiles.

Qu’est-ce que l’impression 3D a à voir avec tout cela ? Bonne question, dit Green. « Tout comme nous l'avons vu dans d'autres secteurs manufacturiers, le DMP apporte de nombreux avantages. Pour commencer, à mesure que nous réduisons la taille des grandes turbines industrielles, les opportunités de consolidation de pièces augmentent. Cela simplifie la conception et réduit les coûts. Les constructeurs bénéficient également d’une plus grande liberté de conception et trouvent donc des moyens d’améliorer le rendement énergétique. Ajoutez à cela la capacité d'itérer plus rapidement et vous comprendrez pourquoi la fabrication additive métallique joue un rôle de plus en plus important dans la croissance de l'industrie de l'IGT.