L'industrie de l'énergie continue d'évoluer et la fabrication additive, également connue sous le nom d'impression 3D, est en train de devenir une solution populaire pour résoudre de nombreux défis dans cette industrie. Mais comment cette technologie peut-elle aider à concevoir des processus plus viables de production et de stockage de l'énergie ?
Fabrication additive: un levier puissant pour la transition énergétique
Comment l’impression 3D répond aux challenges du secteur de l’industrie?

L'impression 3D pour l'énergie
Les pièces sur lesquelles nous nous concentrons sont tant les composants utilisés pour produire des appareils de conversion d’énergie (systèmes voués à transformer une l’énergie d’une forme à une autre) que ceux qui permettent la maintenance, la réparation ou l'amélioration de systèmes de production existants. Ces types d’équipements incluent d'une part les technologies de génération d’énergie comme les éoliennes ou les panneaux solaires, et d'une autre les équipements de conversion comme les batteries et les générateurs. Une multitude d'autres équipements peuvent être crées par le biais de l’impression 3D pour l’énergie, comme les modèles et les prototypes réduits, utilisés pour améliorer et transformer des produits dans leur forme finale complète !
Nous voyons donc que la fabrication additive est capable de s'appliquer à de nombreux projets, et dans divers cas d'applications, mais quels en sont les avantages et bénéfices notables qui en font une technologie montante ?
Quels sont les avantages à utiliser la fabrication additive dans le secteur de l'énergie ?
Les composants utilisés pour produire des appareils de conversion d'énergie, comme les éoliennes, les panneaux solaires, les batteries et les générateurs, peuvent tous bénéficier des avantages apportés par l'impression 3D et ce à différentes échelles. La fabricattion additve s'applique par exemple pour :
- Le prototypage rapide
En utilisant l'impression 3D, vous pouvez construire des prototypes rapidement et effectuer des tests plus fiables, ce qui peut accélérer le processus de développement de produits. En quelques jours seulement, vous pouvez obtenir un prototype fonctionnel et procéder à des itérations en fonction des résultats de vos simulations. Cette méthode de prototypage plus rapide permet de réduire les coûts et le temps de développement, tout en accélérant le temps de commercialisation des produits.
- Gagner en performance et économiser de la matière
Par exemple, les panneaux solaires peuvent être produits avec une précision accrue grâce à cette technologie, ce qui permet de réduire les coûts associés aux pertes de matériaux coûteux. Selon l'institut technologique du Massachusetts (ci-après le - MIT-), ces économies peuvent contribuer à réduire de 50% les coûts de fabrication de panneaux solaires. De plus, la précision offerte par l'impression 3D peut augmenter de 20% l'efficacité des panneaux solaires lors de l'exploitation de l'énergie solaire, toujours selon le MIT.
- La réparation de pièces spécifiques
En utilisant l'impression 3D pour la maintenance des infrastructures et des équipements de production et de transformation d'énergie, il est désormais possible de réduire considérablement les temps d'arrêt et les perturbations de la production énergetique. En effet, cette technologie permet de réparer sur place des pièces complexes en seulement quelques heures ou quelques jours, alors qu'auparavant cela aurait pris plusieurs semaines et immobilisé la production. Cette approche permet de garantir une rentabilité accrue et de réduire les pertes, car plus les temps d'arrêt sont courts, plus la production est efficiente.
- La flexibilité avec le reverse engineering
Les fabricants fournisseurs d'équipements, lorsqu'ils arrêtent de produire des pièces obsolètes, rendent difficiles la résolution de pannes mécaniques pour le producteurs d'énergie. Sans possibilité de réaprovisionement en pièces et sans l'accès aux fichiers CAO originaux il est souvent nécessaire de remplacer l'équipement complet. Toutefois, l'impression 3D permet de surmonter ces défis en mettant en place un processus de rétro-ingénierie avec Siemens NX pour produireou réparer les pièces de rechange nécessaires. Cette nouvelle approche de production et/ou réparation basé sur un modèle physique existant vous permet de produire des pièces sur demande plutôt que de surcharger vos stocks avec des pièces de rechange en ayant peur qu'un jour le fournisseur ne la produise plus.<button></button><button></button>
- La personnalisation en fonction des besoins
Les procédés de fabrication traditionnels présentent souvent des contraintes de design qui peuvent être dues aux moules ou aux capacités d'usinage du fabricant par exemple, mais l'impression 3D offre une liberté de conception beaucoup plus grande. Cette technologie permet ainsi d'adapter le design aux besoins spécifiques de chaque projet énergétique, ce qui facilite la création de systèmes de production d'énergie complexes et sur-mesures.
Des projets innovants dans l'industrie de l'énergie ont été permis grâce à la fabrication additive
Créer des cellules solaires avec l’impression 3D
Les cellules solaires conventionnelles présentent divers problèmes tels que la nécessité d'une production à haute température, des impacts environnementaux et des coûts élevés malgré leur fragilité. Toutefois, un projet appelé T3DP a permis de développé une méthode d'impression 3D pour produire des cellules solaires dont les performances surpassent celles des panneaux plats standards. Cette technologie utilise la Pérovskite, un matériau semi-conducteur peu coûteux qui permet la production de cellules solaires à basse température. L'impression 3D volumétrique est utilisée pour créer des tricots hexagonaux solides et stables avec le matériau solaire.
Des batteries imprimés en 3D par IBM
En partenariat avec l'École polytechnique fédérale de Zurich, IBM a réussi à imprimer en 3D la première batterie liquide capable de refroidir et de produire de l'énergie simultanément. Pour ce faire, des électrolytes ont été utilisés pour créer des mini-canaux qui alimentent le dispositif. Cette technologie présente un potentiel prometteur car elle réduit les risques de surchauffe et les besoins en alimentation de la batterie.
Des pales d'éoliennes imprimées en 3D et totalement recyclables
Des chercheurs du laboratoire national américain des énergies renouvelables (NREL) ont développés un procédé de fabrication grâce à la fabrication additive permettant de produire des pales d'éoliennes facilement recyclables. Mais il existe encore plus innovant ! Alors que les pales traditionnelles, devienent absolètes au bout de 20 ans et que la fibre et la résine ne peuvent alors pas être séparées. L'association From Waste to Wind développe un modèle d'éolienne imprimée en 3D à partir de rPET, le rPET c'est un plastique recyclé et recyclable utilisée pour bouteille d'eau de source en plastique ! Comme quoi, la fabrication additive permet des exploits dans le monde de la production d'énergie...
La fabrication additive : des perspectives d'innovation pour le secteur de l'énergie
L'impression 3D offre un grand potentiel pour le secteur de l'énergie, en réduisant les coûts de production, en améliorant l'efficacité énergétique et en permettant une personnalisation accrue des pièces. L'avenir de la fabrication additive dans le secteur de l'énergie est très prometteur. La technologie de l'impression 3D a déjà montré son potentiel dans la production de pièces personnalisées pour les éoliennes comme nous l'avons vue plus haut, les turbines à gaz et les équipements de production d'énergie solaire. Les fabricants peuvent utiliser l'impression 3D pour produire des pièces complexes avec une précision élevée, ce qui est difficile ou impossible à réaliser avec les méthodes de fabrication traditionnelles, le logiciel de conception Siemens NX supporte d'ores et déjà ce type de projet. En outre, l'impression 3D peut également contribuer à la transition vers des sources d'énergie plus durables, en permettant une fabrication moins couteuse et plus efficace de pièces pour des technologies telles que les éoliennes et les panneaux solaires.
En somme, la fabrication additive a le potentiel de révolutionner le secteur de l'énergie en permettant des économies de coûts et des améliorations de performance. À mesure que la technologie continue de se développer, nous pouvons nous attendre à voir de plus en plus d'applications dans la production d'énergie renouvelable et dans l'optimisation de la production d'énergie traditionnelle. Les fabricants doivent rester à l'affût des dernières avancées technologiques et envisager d'incorporer l'impression 3D dans leurs processus de fabrication pour rester compétitifs dans ce marché en constante évolution.
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