هدف ابتکار تولید تحت رهبری ORNL تولید قطعات بزرگ برای انرژی پاک در نیروگاه های آبی است.

یک برنامه تولیدی جدید به رهبری آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) قرار است با ایجاد اجزای فلزی بزرگ برای کاربردهای انرژی پاک، به‌ویژه نیروگاه‌های آبی، تولید آمریکایی را احیا کند. این ابتکار که *تحقیق سریع در مورد استراتژی‌های ساخت شکل جهانی نزدیک به شبکه برای سیستم‌های دونده سریع* (Rapid RUNNERS) نامیده می‌شود، بر تولید توربین‌های بزرگ برق آبی از طریق ساخت افزودنی (AM) و ابزارهای سنتی تمرکز دارد. این پروژه که 15 میلیون دلار بودجه از وزارت انرژی (DOE) دریافت کرده است، با هدف کاهش زمان انتظار طولانی برای اجزای حیاتی انرژی آبی و تحریک رشد اقتصادی در بخش انرژی است.

رانرهای برق آبی اجزای چرخشی هستند که فشار و جریان آب را به برق تبدیل می کنند. برنامه Rapid RUNNERS از جوشکارهای رباتیک برای رسوب فلز لایه به لایه استفاده می کند و دونده هایی به شکل شبکه تولید می کند. این قطعات، نزدیک به ابعاد نهایی خود، به مراحل تکمیلی کمتری در مقایسه با روش‌های سنتی نیاز دارند که تولید یک دونده ممکن است تا 18 ماه طول بکشد. آدام استیونز از ORNL، سرپرست فنی پروژه، توضیح داد که هدف کاهش شدید زمان مورد نیاز برای تولید این قطعات است و به رفع شکاف‌های موجود در پایه صنعتی داخلی برای انرژی کمک می‌کند.

ساخت نزدیک به شبکه برای نیروگاه های آبی

رویکرد نزدیک به شبکه به اجزای سازنده اجازه می‌دهد تا حد امکان نزدیک به شکل نهایی خود تولید شوند و ضایعات را کاهش داده و فرآیندهای تکمیل کار فشرده را کاهش دهند. در حال حاضر، تولید قطعات فلزی بزرگ مانند رانرها بیشتر در خارج از کشور انجام می شود که منجر به تاخیرهای طولانی در هنگام خاموش شدن توربین ها می شود. توربین های نیروگاه آبی که پیچیده هستند و نیازمند ماه ها جوشکاری و تکمیل دستی هستند، از این فرآیند ساده سود خواهند برد. هدف ORNL و شرکای آن با ترکیب ساخت افزودنی با تکنیک‌های ماشین‌کاری سنتی، افزایش بهره‌وری و افزایش بهره‌وری در تولید انرژی پاک است.

برایان پست، رهبر گروه توسعه سیستم‌های تولید مخرب ORNL و جی تیلی، رئیس بخش ساختارها و پردازش مواد ORNL، این پروژه را رهبری می‌کنند. مرکز نمایش تولید (MDF) در ORNL، که توسط دفتر مواد پیشرفته و فناوری‌های ساخت DOE پشتیبانی می‌شود، به عنوان مرکز همکاری عمل می‌کند. MDF بخشی از یک کنسرسیوم ملی است که برای ایجاد نوآوری در تولید ایالات متحده کار می کند.

گسترش توانمندی های داخلی برای زیرساخت انرژی

این برنامه قصد دارد سه دونده به سبک فرانسیس، از جمله یک نمونه اولیه برای آزمایش و دو رانر برای نصب احتمالی در سدهای تنسی ولی (TVA) تولید کند. دونده ها از نظر اندازه متفاوت خواهند بود، یکی برای سد Ocoee در پارکسویل، تنسی، و دیگری با قطر 15 فوت، برای سد ویلسون TVA که 653 مگاوات برق تولید می کند در نظر گرفته شده است. TVA با 113 ژنراتور در 29 سد، بزرگترین تامین کننده برق عمومی در ایالات متحده است.

جو هوگلند، معاون نوآوری و تحقیقات TVA، اهمیت این ابتکار را بیان کرد و خاطرنشان کرد که این پروژه با مأموریت TVA برای افزایش قابلیت اطمینان انرژی، بهبود تولید انرژی تجدیدپذیر و تقویت توسعه اقتصادی با ایجاد شغل در ایالات متحده مطابقت دارد. ربات هایی برای کارهایی مانند جوشکاری قوس سیمی، سنگ زنی، و اندازه شناسی که امکان تولید خودکار و در مقیاس بزرگ این اجزای حیاتی را فراهم می کند.

کرت جاودی، رئیس تحقیق و توسعه TVA، چالش‌های تولید دونده فعلی را که اغلب با عقب ماندگی دو ساله مواجه است، برجسته کرد. وی تاکید کرد که ساخت افزودنی می تواند طرح ها و اشکالی را ایجاد کند که با روش های سنتی امکان پذیر نیست و مزایایی مانند استفاده از پوشش های مقاوم در برابر کاویتاسیون برای افزایش طول عمر رانرها ارائه می دهد.

مشارکت برای نوآوری در تولید

ORNL با چندین شریک کار می کند تا این پلت فرم تولیدی را زنده کند. اینها عبارتند از Huntington Ingalls-Newport News Shipbuilding، که در آن بزرگترین دونده با پرینت سه بعدی انجام می شود، و موسسه تحقیقات نیروی الکتریکی، که در تحلیل های فنی اقتصادی مشارکت دارد. شرکای دیگر عبارتند از Open Mind Technologies، ARC Specialties، و Voith Group-Hydropower، که همگی در توسعه استراتژی تولید و یکپارچه سازی سخت افزار روباتیک کمک می کنند.

این پروژه سه ساله در نهایت یک پلت فرم جدید تولید هیبریدی ایجاد می کند که می تواند قطعاتی در مقیاس زیرساخت را در داخل کشور تولید کند که به نفع صنایعی مانند انرژی، دفاع، کشتی سازی و تامین آب شهری است. استیونز از ORNL خاطرنشان کرد که این برنامه بهره وری کارگران را افزایش می دهد و پایه صنعتی ایالات متحده را تقویت می کند و باعث تقویت بسیار مورد نیاز تولید داخلی می شود.

DOE 13 میلیون دلار از طریق دفتر مواد پیشرفته و فناوری های ساخت و 2 میلیون دلار اضافی از دفتر فناوری های نیروی آب به این پروژه اعطا کرد. این ابتکار توسط UT-Battelle برای دفتر علوم DOE اداره می شود که از طیف گسترده ای از تلاش های تحقیقاتی اساسی با هدف رسیدگی به چالش های حیاتی در علوم فیزیکی پشتیبانی می کند.

منبع: ornl.gov