Peças poderosas

Materiais resistentes, tolerâncias restritas, pequenas quantidades e formatos complexos – os principais fornecedores oferecem conselhos para lidar com as rigorosas demandas do setor de energia

A América foi fundada com base na primeira fonte de energia renovável do mundo: a madeira. Infelizmente, os colonos do país rapidamente descobriram que as árvores que queimavam para aquecer as suas casas e cozinhar os seus alimentos não cresciam suficientemente rápido para acompanhar o aumento da procura, por isso mudaram para o carvão.

Contudo, com a invenção da electricidade e depois dos automóveis, os combustíveis fósseis homólogos do carvão – o petróleo e o gás natural – rapidamente assumiram a liderança no desfile da energia e permanecem no topo até hoje. Na verdade, o relatório Anual Energy Outlook 2022 da Administração de Informação sobre Energia dos EUA (EIA) prevê que as fontes de energia não renováveis ​​permanecerão no comando até 2050.

Observou também que, com as preocupações com o aquecimento global e a poluição atmosférica a ocuparem o centro das atenções, alternativas mais ecológicas, como a energia solar, o hidrogénio e a eólica, estão a ganhar força. Acrescente a isso o ressurgimento da energia nuclear e um impulso para atualizar as fontes hidrelétricas existentes com tecnologia moderna, e a escrita está na parede elétrica: os combustíveis fósseis acabarão (embora não seja provável durante a vida deste baby boomer) seguirão o caminho das plantas pré-históricas. e animais que os criaram.

Qualquer que seja a fonte de energia, reunir os seus fotões, moléculas ou movimento e depois convertê-los em eletricidade é uma tarefa exigente. Uma plataforma petrolífera offshore, por exemplo, deve operar em águas com centenas ou milhares de pés de profundidade e perfurar buracos na terra muitas vezes maiores que essa profundidade. As pressões são extremas, os fluidos bastante corrosivos e as temperaturas excessivamente altas.

Por causa disso, os poços de petróleo e as refinarias usam muitas das mesmas superligas resistentes ao calor (HRSA) encontradas em motores a jato e outros componentes de aeronaves. Metais como Inconel 718 e aço inoxidável 17-4 PH contêm quantidades relativamente grandes de cromo, molibdênio, níquel e outros elementos de liga que tornam o que de outra forma seria o aço comum extremamente tenaz e forte - infelizmente, eles também tornam essas ligas difíceis de usinar e fabricar.

Scott Green se preocupa pouco com a usinabilidade. Como principal líder de soluções na 3D Systems Inc., Rock Hill, SC, o que lhe importa é a redução do número de peças, a eficiência de combustível e o tempo de colocação no mercado, atributos que permitem que a impressão direta em metal (DMP) faça incursões significativas no mercado. setor de energia, principalmente o mercado de turbinas industriais a gás (IGT).

Grande parte desse sucesso se deve à capacidade da DMP de transformar esses metais de alto desempenho em formas extremamente complexas, antes impossíveis ou pelo menos de custo proibitivo de fabricar, eliminando algumas ou todas as etapas de usinagem e montagem ao longo do caminho. “Há uma enorme oportunidade para o uso de microturbinas na geração e armazenamento descentralizados de energia, e isso tem implicações significativas para a fabricação aditiva”, disse ele.

Veja o que aconteceu no Texas no inverno de 2021, observou ele, quando grandes partes da rede foram fechadas devido ao mau tempo. A geração descentralizada de energia teria evitado isso. Depois, há a Califórnia, onde os proprietários de Tesla Powerwalls ajudaram a aliviar quedas de energia, devolvendo eletricidade à rede. Tais exemplos indicam que uma solução energética modernizada que inclui a geração de energia localizada e em pequena escala está a tornar-se mais popular e em breve explodirá nos Estados Unidos, se não em todo o planeta.

Green afirma que as microturbinas são uma peça crítica desta equação energética. Quando os municípios e os governos distritais investem no seu próprio fornecimento de energia, tornam-se subitamente muito menos dependentes das infra-estruturas energéticas estatais e regionais e mais resistentes às perturbações climáticas ou de natureza civil.

O que a impressão 3D tem a ver com isso? Boa pergunta, disse Green. “Assim como vimos em outros setores industriais, o DMP traz muitos benefícios. Para começar, à medida que reduzimos o tamanho das grandes turbinas industriais, aumentam as oportunidades de consolidação de peças. Isso simplifica o projeto e reduz custos. Os fabricantes também desfrutam de maior liberdade de design, por isso estão encontrando maneiras de melhorar a eficiência de combustível. Acrescente a isso a capacidade de iterar mais rapidamente e você verá por que a AM de metal está desempenhando um papel cada vez mais importante no crescimento da indústria de IGT.”