یک شرکت، Downhole Emerging Technologies (DET)، برای ایجاد راه حل به تولید افزودنی (AM) روی آورده است. این شرکت اخیراً در مسابقه تولید زمین گرمایی ساخت آمریکا، با حمایت وزارت انرژی ایالات متحده (DOE)، به دلیل خلاقیت خود، شرکت کرده است. الماس ETIP (بسته بندی جداسازی دمای شدید).
یکی از اجزای بسته‌بندی، ابزار تنظیم نامیده می‌شود که نیرویی را برای تغییر شکل بسته‌کننده اعمال می‌کند تا آن را در موقعیت خود قرار دهد یا آن را جمع کند. DET می خواست تا حد امکان از انرژی کمتری برای قرار دادن بسته بندی در جای خود و همچنین تنظیم و جمع کردن دستگاه استفاده کند—هر چه مقدار نیروی مورد نیاز کمتر باشد، بهتر است. ساخت افزودنی به مهندسان DET اجازه داد تا نیروهای مورد نیاز را کاهش دهند.
DET شروع به ایجاد یک بسته بندی فلزی کرد که به راحتی قابل نصب و بازیابی باشد. Ken Havlinek، مدیر عامل Downhole Emerging Technologies گفت: «ما به یک طراحی بسیار پیچیده و دیوانه‌وار رسیدیم که به سادگی نمی‌توان آن را ماشین کاری کرد. اما می توان آن را چاپ کرد.
اما در حالی که روش‌های تولید مرسوم مناسب نبودند، DET دریافت که فناوری‌های چاپ سه‌بعدی این کار را انجام می‌دهند. Downhole با Protolabs، یک شرکت متخصص تولید دیجیتال، برای چاپ این قطعه همکاری کرد. در واقع، این قطعه بزرگترین قطعه اینکونل بود که Protolabs به صورت افزودنی تولید کرده است.
فناوری‌های بسته‌بندی موجود در صنعت از بخش‌های نفت و گاز اقتباس شده‌اند که از لاستیک و پلاستیک استفاده می‌کنند. این قطعات از سه جهت کوتاه می آیند: آنها برای گرمای چاه های زمین گرمایی که اغلب می تواند از 200 درجه سانتیگراد تجاوز کند رتبه بندی نمی شوند، بیشتر از یک سال دوام نمی آورند و به راحتی مستقر یا بازیابی نمی شوند. علاوه بر این، این قطعات می توانند گران باشند.
DET تشخیص داد که فلزات ضد زنگ بهترین گزینه برای بسته بندی خواهد بود. هاولینک گفت: «هر محیط زیرزمینی که درگیر نفت و گاز یا زمین گرمایی باشد، دارای مواد شیمیایی است که خورده می شوند و کار بسیار خوبی برای از بین بردن بسیاری از مواد از جمله بیشتر فلزات انجام می دهند. به همین دلیل، الماس ETIP استفاده می کند آلیاژ فولاد ضد زنگ 17-4 PHکه از استحکام کششی بالایی برخوردار بوده و در مقابل اثرات خورنده تا دمای بالا بهتر از فولاد ضد زنگ معمولی مقاومت می کند. این بسته بندی همچنین از اینکونل و سایر آلیاژهای مبتنی بر نیکل استفاده می کند که در برابر خوردگی نیز مقاوم هستند. همه این آلیاژها معمولاً در تولید مواد افزودنی استفاده می شوند.
پکر یک وسیله مکانیکی است که توسط سیم سیمی در چاه زمین گرمایی مستقر و بازیابی می شود تا مناطق خاصی از چاه را جدا کند. می‌توان آن را تغییر شکل داد تا با شکل چاه مطابقت داشته باشد و یک فناوری کلیدی برای مهار نیروی زمین گرمایی است. اما بسته بندی باید بتواند در برابر دمای شدید داخل چاه مقاومت کند.
بسته بندی DET به شکل یک دستبند بزرگ با ویژگی هایی است که به آن اجازه می دهد تا دقیقا و به سرعت به شکل مورد نیاز برای ایجاد مهر و موم در شفت معدن تغییر شکل دهد. به دلیل ویژگی‌های داخلی پیچیده دستگاه – این فقط یک حلقه توخالی نیست – به دلیل ویژگی‌های داخلی پیچیده دستگاه، نمی‌توان آن را با روش‌های ساخت سنتی ماشین کاری، قالب‌گیری یا اکسترود کرد.
بقیه را در ENGINEERING.com
منابع انرژی زمین گرمایی در زیر سطح کل سیاره وجود دارد – اما مکان های بسیار کمی وجود دارد که برای استفاده از این انرژی برای تامین انرژی نیروگاه های الکتریکی یا گرم کردن خانه ها مناسب هستند. و هنگامی که یک منبع قابل دسترس شناسایی شد، چالش ها ادامه می یابد: ماشین آلات مورد استفاده برای بهره برداری از آن منبع انرژی باید بتوانند در برابر دماهای شدید، سنگ های تقریباً تخریب ناپذیر، فشار بالا و مواد شیمیایی خورنده مقاومت کنند.
هاولینک گفت: «زمانی که ما شروع به تصور راه حلی کردیم که تولید مواد افزودنی می توانست به آن دست پیدا کند، واقعاً راه را به روی ما باز کرد که بسیار خلاق باشیم و ایده هایی پیدا کنیم که به این دستگاه اجازه می دهد تا عملکرد بسیار بهتری نسبت به روش های تولید سنتی داشته باشد. ما آن را طوری طراحی کرده‌ایم که فشار کمتری برای فشرده‌کردن و کشش آن لازم است و در عین حال دقیقاً همان تغییر شکل و عملکرد را حفظ می‌کند.»
در واقع، از آنجایی که سیستم‌های ابزار تنظیم موجود نمی‌توانند نیروی مورد نیاز برای تنظیم یک بسته‌بندی فلزی را ایجاد کنند، DET در ابتدا تصمیم گرفت تا ابزار تنظیم سفارشی خود را بسازد که بتواند نیروی بسیار بالایی را که مورد نیاز بود اعمال کند. با این حال، شرکت شروع به استفاده از تولید افزودنی برای ایجاد نمونه‌های اولیه و تکرار طرح برای کاهش نیروی مورد نیاز ابزار کرد. از طریق این فرآیند، شرکت بر روی طرحی قرار گرفت که به اندازه کافی نیروی کارآمد را اعمال می کرد تا امکان استفاده از سیستم های ابزار تنظیم موجود تجاری موجود را فراهم کند. به گفته هاولینک، رسیدن به آن نقطه، شرکت را از انجام کار گسترده برای طراحی سیستم تنظیمات خود رها کرد: DET اکنون می‌تواند از ابزارهای تنظیمی که در حال حاضر در بازار هستند استفاده کند.
مهندسی یک قطعه پرینت سه بعدی که می تواند گرما و مواد شیمیایی خورنده را در یک چاه زمین گرمایی بگیرد.
یکی از مزایای پرینت سه بعدی که فایده خاصی داشت، زمان چرخش سریع در ایجاد و تکرار نمونه های اولیه بود. هاولینک گفت: «تولید افزودنی اغلب می‌تواند یک نقاشی را خیلی سریعتر از یک ماشین‌فروشی به نمونه اولیه تبدیل کند». “این یک ویژگی واقعاً خوب بود وقتی که در مقابل یک بازه زمانی تنگ قرار می گیرید، علاوه بر این که تولید مواد افزودنی می تواند قطعاتی را ایجاد کند که به سادگی نمی توان آنها را به روش دیگری ساخت.”