Parti potenti

Materiali resistenti, tolleranze strette, quantità ridotte e forme complesse: i principali fornitori offrono consulenza per affrontare le rigorose richieste del settore energetico

L'America è stata fondata sulla prima fonte di energia rinnovabile al mondo: il legno. Purtroppo, i coloni del paese scoprirono presto che gli alberi che bruciavano per riscaldare le loro case e cucinare il cibo non crescevano abbastanza velocemente per tenere il passo con la crescente domanda, così passarono al carbone.

Con l’invenzione dell’elettricità e poi delle automobili, tuttavia, i combustibili fossili controparti del carbone – petrolio e gas naturale – presero presto il comando nella parata energetica e rimangono in testa anche oggi. Infatti, il rapporto Annual Energy Outlook 2022 della Energy Information Administration (EIA) statunitense prevede che le fonti energetiche non rinnovabili rimarranno al comando fino al 2050.

Ha inoltre osservato che, con le preoccupazioni per il riscaldamento globale e l’inquinamento atmosferico al centro dell’attenzione, alternative più rispettose della terra come l’energia solare, l’idrogeno e l’energia eolica stanno guadagnando terreno. Aggiungete a ciò una rinascita dell’energia nucleare e una spinta per aggiornare le fonti idroelettriche esistenti con la tecnologia moderna, e la scritta è sul muro elettrico: i combustibili fossili alla fine (anche se non probabilmente durante la vita di questo baby boom) faranno la fine degli impianti preistorici. e gli animali che li hanno realizzati.

Qualunque sia la fonte di energia, raccoglierne i fotoni, le molecole o il movimento e poi convertirli in elettricità è un compito impegnativo. Una piattaforma petrolifera offshore, ad esempio, deve operare in acque profonde centinaia o migliaia di piedi e perforare la terra a una profondità molte volte superiore. Le pressioni sono estreme, i fluidi piuttosto corrosivi e le temperature estremamente elevate.

Per questo motivo, i pozzi petroliferi e le raffinerie utilizzano molte delle stesse superleghe resistenti al calore (HRSA) presenti nei motori a reazione e in altri componenti degli aerei. Metalli come Inconel 718 e acciaio inossidabile 17-4 PH contengono quantità relativamente elevate di cromo, molibdeno, nichel e altri elementi di lega che rendono quello che altrimenti sarebbe l'acciaio normale estremamente resistente e resistente; sfortunatamente, rendono queste leghe anche difficili da lavorare e fabbricare.

Scott Green si preoccupa poco della lavorabilità. In qualità di leader delle soluzioni principali presso 3D Systems Inc., Rock Hill, Carolina del Sud, ciò che gli interessa è la riduzione del numero di pezzi, l'efficienza del carburante e il time-to-market, attributi che consentono alla stampa diretta su metallo (DMP) di fare progressi significativi nel settore settore energetico, in particolare il mercato delle turbine a gas industriali (IGT).

Gran parte di questo successo è dovuto alla capacità di DMP di trasformare questi metalli ad alte prestazioni in forme estremamente complesse una volta impossibili o almeno proibitive in termini di costi di produzione, eliminando alcune o tutte le fasi di lavorazione e assemblaggio lungo il percorso. “Esiste un’enorme opportunità per l’uso delle microturbine nella generazione e nello stoccaggio di energia decentralizzati, e ciò ha implicazioni significative per la produzione additiva”, ha affermato.

Guarda cosa è successo in Texas nell’inverno del 2021, ha osservato, quando grandi porzioni della rete si sono spente a causa del tempo inclemente. La produzione decentralizzata di energia avrebbe evitato tutto ciò. Poi c'è la California, dove i proprietari di Tesla Powerwall hanno contribuito ad alleviare i cali di tensione reimmettendo elettricità nella rete. Tali esempi indicano che una soluzione energetica modernizzata che includa la produzione di energia localizzata e su piccola scala sta diventando sempre più popolare e presto esploderà negli Stati Uniti se non nell’intero pianeta.

Green sostiene che le microturbine sono un elemento fondamentale di questa equazione energetica. Quando i comuni e i governi delle contee investono nelle proprie forniture energetiche, diventano improvvisamente molto meno dipendenti dalle infrastrutture energetiche statali e regionali e più resistenti alle interruzioni meteorologiche o di natura civile.

Cosa c’entra la stampa 3D con tutto questo? Bella domanda, disse Green. “Proprio come abbiamo visto in altri settori manifatturieri, DMP apporta numerosi vantaggi. Per cominciare, man mano che ridimensioniamo le grandi turbine industriali, aumentano le opportunità di consolidamento delle parti. Ciò semplifica la progettazione e riduce i costi. I produttori godono inoltre di una maggiore libertà di progettazione e stanno quindi trovando modi per migliorare l’efficienza del carburante. Aggiungete a ciò la capacità di iterare più rapidamente e capirete perché l’AM in metallo sta svolgendo un ruolo sempre più importante nella crescita del settore IGT”.