Дом для нефтяников, деталь для атомного реактора и другие необычные объекты, напечатанные на 3D-принтере
Аддитивные технологии в энергетике перестали быть экспериментальной диковинкой. Сегодня 3D-печать решает задачи, которые неподвластны традиционной металлообработке: от создания деталей для ядерных реакторов до строительства жилых домов в Заполярье. Речь идет не просто о замене способа производства, а о принципиально новых возможностях для всей отрасли.
Промышленные гиганты: от фланцев до корпусов реакторов
Самый крупный в России промышленный 3D-принтер ИЛИСТ‑2XL, разработанный «Росатомом» и Санкт-Петербургским государственным морским техническим университетом, оперирует тонами металлического порошка. Вместо килограмма пластика, как в бытовых устройствах, здесь загружают металл, который плавится лазером. Два робота с шестью осями подают расплав в аргоновую камеру, создавая изделия слой за слоем. Время изготовления сложной детали сокращается с 7–8 месяцев до двух недель. Например, фланец для электрохимического генератора или выгородка активной зоны реактора с идеально точными теплоотводными каналами — задачи, которые решаются за считанные дни.
Микрофлюидные чипы: лаборатория на кончиках пальцев
Исследовательский центр «Геосфера» нашел способ сберечь уникальные образцы горных пород. Вместо того чтобы разрушать керн для экспериментов, ученые создают его точные копии. Образец сканируют на томографе, фиксируя структуру пор и трещин, а затем печатают на 3D-принтере его прозрачный аналог — микрофлюидный чип размером 1 на 2 сантиметра. На этом чипе моделируют процессы нефтедобычи: заполняют поры нефтью и подбирают оптимальные жидкости для ее вытеснения в скважину. Вся лаборатория умещается на письменном столе.
Печать для Севера и энергомашиностроения
В 2023 году в Заполярье для сотрудников «Газпром нефти» напечатали дом отдыха из пенобетона. Материал отлично сохраняет тепло в условиях Крайнего Севера, а футуристичный дизайн органично вписался в ландшафт. Для первой российской газовой супертурбины ГТД-110М на 3D-принтере создали завихритель — деталь, перемешивающую топливо с воздухом в камере сгорания. Ее внутренняя геометрия настолько сложна, что традиционные методы производства невозможны, поэтому деталь изначально проектировали под аддитивные технологии.
Керамическое «сердце» топливного элемента
Ученые Сколтеха в 2023 году применили 3D-печать для улучшения керамического электролита твердооксидного топливного элемента. Из циркония и оксидов иттрия и скандия напечатали 22 образца толщиной меньше сим-карты, каждый из которых состоит из 122 слоев материала. С помощью сверхточного моделирования в образцах выстроили решетки с элементами до 250 микрон — вдвое тоньше человеческого волоса. Это повысило надежность и эффективность электролита.
Ранее аддитивные технологии в энергетике использовались в основном для прототипирования. Теперь они становятся инструментом серийного производства критически важных компонентов. Сокращение времени изготовления с месяцев до недель, возможность создавать геометрически сложные детали, которые невозможно получить литьем или фрезеровкой, и работа в экстремальных условиях — все это меняет экономику и логистику отрасли. В ближайшие годы можно ожидать, что 3D-печать станет стандартом для изготовления запасных частей на удаленных объектах, например, на буровых платформах или в Арктике, где доставка традиционных деталей занимает недели.
