Trong lĩnh vực năng lượng gió, việc áp dụng in 3D đã hợp lý hóa các hoạt động, mang lại lợi tức đầu tư nhanh chóng trong vòng sáu tháng và đảm bảo tiêu chuẩn hóa để cải thiện độ tin cậy và an toàn.

Trong lĩnh vực năng lượng hạt nhân, những đột phá bao gồm lõi lò phản ứng in 3D được hoàn thành chỉ trong ba tháng, chứng tỏ tiềm năng của công nghệ này đối với các hệ thống năng lượng nhanh hơn, giá cả phải chăng hơn và hiệu quả hơn.

Một số công nghệ mới đang góp phần cải thiện ngành năng lượng, từ học máy đến trí tuệ nhân tạo (AI). Một trong những công nghệ như vậy là công nghệ in 3D, cho phép các công ty thuộc nhiều lĩnh vực năng lượng nhanh chóng in các bộ phận quan trọng để nâng cao hiệu quả và cắt giảm chi phí cũng như thời gian giao hàng. Công nghệ này dự kiến sẽ thúc đẩy cả hoạt động dầu khí cũng như các hoạt động năng lượng tái tạo và năng lượng hạt nhân khi ngày càng có nhiều công ty áp dụng thiết bị in 3D.

ConocoPhillips đã khoan dầu ở Alaska trong hơn nửa thế kỷ. Điều kiện khắc nghiệt, lạnh lẽo khiến hoạt động trở nên đặc biệt phức tạp, gặp khó khăn trong việc tiếp cận chuỗi cung ứng và cần phải bảo trì thiết bị thường xuyên. Cho đến gần đây, đây vẫn là điều mà tập đoàn dầu mỏ lớn này phải đối mặt thông qua các con đường truyền thống. Nhưng nhờ hiện đại hóa và số hóa mạnh mẽ hơn, ConocoPhillips giờ đây có thể ứng phó với các thách thức nhanh chóng và hiệu quả hơn. North Slope của Alaska, nằm gần Bắc Băng Dương, là một trong ba chương trình phát triển lớn của ConocoPhillips ở Alaska. Mặc dù điều kiện khó khăn nhưng nó mang lại lợi nhuận cao cho công ty.

Là một phần trong hoạt động của mình, ConocoPhillips sử dụng tua bin khí để nén khí tự nhiên thông qua quá trình đốt cháy, bơm lại khí vào bể chứa để tăng cường thu hồi dầu (EOR), nhằm tạo ra điện cho các cơ sở điện và thiết bị khoan. Thiết bị dựa trên phích cắm đầu đốt, cho phép trộn nhiên liệu với khí nén. Tuy nhiên, những phích cắm này bị hao mòn theo thời gian và nhiều phích cắm ban đầu không còn được sản xuất nữa. Theo truyền thống, chúng đã được thay thế bởi các cửa hàng máy móc địa phương sử dụng phương pháp sản xuất lỗi thời, đòi hỏi giai đoạn thiết kế thủ công trước và giai đoạn sản xuất và giao hàng tốn nhiều công sức trong khoảng 30 tuần. Quá trình này giống nhau đối với nhiều thành phần được sử dụng trong hoạt động, dẫn đến lãng phí thời gian và doanh thu. Điều này khiến ConocoPhillips đầu tư vào công nghệ in 3D có thể cung cấp các bộ phận cần thiết tại chỗ trong khung thời gian ngắn khoảng ba tuần. Trong tương lai, công ty hy vọng sẽ tích hợp AI và công nghệ in 3D để thiết kế các bộ phận bằng kỹ thuật số. Điều này có nghĩa là sẽ cần ít không gian vật lý hơn để lưu trữ các bộ phận nhờ sử dụng kho kỹ thuật số.

Câu chuyện tương tự trong ngành năng lượng tái tạo. Khi các công ty số hóa hoạt động, họ ngày càng đầu tư nhiều hơn vào công nghệ in 3D để giúp tiết kiệm cả thời gian và tiền bạc.

Trong lĩnh vực năng lượng gió, Vestas sản xuất tua-bin gió cho 87 quốc gia và việc sử dụng công nghệ in 3D nội bộ cho các bộ phận tùy chỉnh, công cụ chuyên dụng và nguyên mẫu đã giúp hợp lý hóa đáng kể các hoạt động. Jeremy Haight, kỹ sư trưởng về sản xuất bồi đắp và các khái niệm tiên tiến tại Vestas, cho biết “Chúng tôi đã triển khai chương trình in 3D thí điểm và chúng tôi đã thấy lợi ích thực sự trong vòng khoảng sáu tháng. Nó hoạt động tốt hơn nhiều so với những gì chúng tôi nghĩ.”

Trước khi áp dụng công nghệ in 3D, Vestas đã tìm nguồn cung ứng các bộ phận quan trọng từ vô số nhà cung cấp trên khắp thế giới, những nhà cung cấp này đã tuân theo các hướng dẫn sản xuất chi tiết. Quá trình sản xuất có thể mất từ 6 đến 12 tuần, trong khi việc giao hàng và kiểm tra tính tuân thủ có thể tốn thêm thời gian. Nếu các bộ phận không đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn tại công trường, chúng sẽ phải được làm lại. Điều này khiến Vestas tốn rất nhiều thời gian và tiền bạc.

Ngược lại với các bộ phận được sản xuất thủ công từ nhiều nhà cung cấp khác nhau, in 3D mang lại mức độ tiêu chuẩn hóa có thể nâng cao các tiêu chuẩn về độ tin cậy và an toàn. Mỗi cơ sở trên toàn cầu của Vestas đều sử dụng cùng một nhãn hiệu và loại máy in 3D sợi carbon công nghiệp, Markforged X7. Mỗi người đều có quyền truy cập vào kho kỹ thuật số về thiết kế thành phần và cài đặt chi tiết của máy in 3D. Công ty bắt đầu chương trình in 3D vào năm 2021 và hiện in hơn 10.000 bộ phận mỗi năm.

Trong khi đó, năng lượng hạt nhân, vốn đang ngày càng phổ biến trở lại, cũng dựa vào in 3D để hỗ trợ các hoạt động. Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (ORNL) ở Hoa Kỳ lần đầu tiên sản xuất nguyên mẫu lõi lò phản ứng được in 3D bằng máy DED vào năm 2020. Đây là một phần của chương trình “Trình diễn lò phản ứng thách thức chuyển đổi” (TCR), nhằm mục đích phát triển thêm hệ thống năng lượng hiệu quả và giá cả phải chăng trong khoảng thời gian ngắn hơn so với việc chế tạo máy thông thường. Từ giai đoạn thiết kế đến hoàn thiện in ấn, lõi được sản xuất chỉ trong 3 tháng.

Tại Cộng hòa Séc, in 3D đã được chứng minh là vô giá trong việc giải quyết các hạn chế trong chuỗi cung ứng do cuộc chiến giữa Nga và Ukraina. Công ty hạt nhân Séc Škoda JS đã in hàng nghìn bộ phận bằng nhựa và kim loại cần thiết để vận hành các hoạt động hạt nhân. Máy in có thể sản xuất các bộ phận kim loại nặng tới 600kg trong thời gian ngắn, giúp công ty chống lại sự gián đoạn của chuỗi cung ứng.

Đầu tư vào máy in 3D đang chứng tỏ là vô giá đối với các công ty trong ngành năng lượng, từ dầu khí đến năng lượng tái tạo và năng lượng hạt nhân. Khả năng nhanh chóng sản xuất các bộ phận quan trọng tại chỗ, sử dụng kho kỹ thuật số rộng rãi, cho phép các công ty cắt giảm chi phí và thời gian liên quan đến việc sửa chữa và đảm bảo các hoạt động quan trọng tạo ra doanh thu vẫn hoạt động.