Yeni Frontier: Solar Bileşenler için Katkı

Küresel enerji talebi, acil iklim hedefleri ile birlikte yükselmeye devam ediyor, güneş enerjisine olan ilgiyi artırıyor.In installations genişleyen ortamlara –rooftops, çöller, yüzen platformları ve binaya uygun tasarımları – özel, yüksek performanslı bileşenler için ihtiyaç duyulan ihtiyaç, geleneksel akut veya tükenen 3D baskı teknolojileri, bu makaleyi araştıran teknik atılımları yeniden şekillendiriyor ve 3D yenilikleri ve 3D yazıcıları dönüştürerek.

Neden Solar Dizilerinde Özel Bileşenler Maddeleri

Her güneş tesisatı benzersiz kısıtlamalarla karşı karşıya: çatı açısı, gölgelendirme kalıpları, rüzgar yükleri, termal genişleme ve estetik entegrasyon. Off-the-shelf çerçeveleri, braketler, klübünler ve montaj sistemleri güç tasarımcılarının uzlaşması için baskı yapmasına izin verir. 3D-printed parçalar, kablo kılavuzları, boruları kapatmaya izin verir ve hatta ısıtılırken bile ısıtılabilir.

Prototipden Üretime: Hızlı Tasarım

Geleneksel kalıp tabanlı üretim, yüksek ön planda maliyetleri ve uzun vadeli bir şekilde yükler. 3D baskı bu engelleri ortadan kaldırır.Bir tasarım CAD'de değiştirilebilir ve bir gecede yazdırılabilir, bir sonraki gün test edilir ve tekrar sabaha kadar bu kapalı geri bildirimler dramatik bir şekilde hızlanır.Bu kapalı-loop geri bildirimler, niş piyasaları veya özel bina-integrated enerji (NREL) için üretim katkı maddeleri raporu.

Solar Bileşenlere Uygulanan Temel Teknolojiler

Birkaç 3D baskı süreçleri artık işlevsel güneş parçaları için yeterince olgundur. Her teknoloji maliyet, çözünürlük, malzeme özellikleri ve hacmin inşa edilmesi ile farklı ticaret-offları sunar.

Yapısal Mounts için F used Deposition Modeling (FDM)

FDM eksperleri termoplastik filamentler tabakası, plakalar, güneş paneli kenar klipleri ve koruyucu kapaklar gibi beton kaplama sistemleri için en erişilebilir ve maliyet-malzeme AM sürecidir.FDM, FDM, büyük olmayan, kablo levhaları, güneş paneli kenar klipleri, plastik borular gibi yapısal bileşenler için uygundur.Bir örnek ABS gibi metaller, pürüzlü, pürüzlü, ve PETG, güneş panelleri için son gelişmeler - karbon-fiber-reinforced naylon veya cam dolu poli-kahraman – alüminyumun ağırlığının bir kısmı ile karşılaştırılabilir.

Stereolithography (SLA) for Precision Optiks and Domes

SLA, sıvı fotopolimer reçinesini katı katmanlara tedavi etmek için bir lazer kullanıyor, son derece iyi detay ve pürüzsüz yüzeyler elde etmek için idealdir. Güneşli diziler için, bu hassas, yüksek cam geçiş sıcaklıkları ve hava direnci ile yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte güneşe odaklanan optik elementler için idealdir.

Dayanıklı Lazer Sintering (SLS) için

SLS, bir lazer ile tozlanmış plastik veya poliamidi güçlü, güçlü bir şekilde yaratmak için ihtiyaç duymadan izotropik parçalar oluşturur. Bu, ısı parçaları veya hafif henüz sert parçalar için karmaşık geometriler üretmenin idealini sağlar. Çünkü SLS, tamamen yoğun parçalar üretir, çünkü SLS baskılı parçalar, sert hava sıcaklığı ile uyumlu olan malzemeler için tercih edilen zeminler için tercih edilir.

Yüksek-Volume Prodüksiyonu için çok Jet Fusion (MJF)

HP'nin MJF teknolojisi, özel bağlantı kutularının üretimi ile parçalar inşa ediyor ve ayrıntılı ajanlar ile.SLS'den daha hızlı baskı hızları sunuyor ve daha tutarlı mekanik özellikler için MJF, güneş alanı yüklemeleri için son kullanım alanları için giderek daha fazla kullanım için, standart montaj maliyetlerin arttırılması için kullanılan, kablo bağlantılarının ve dönüştürücü konutların üretimine kıyasla önemli ölçüde azaltılıyor.

Doğrudan Ink Writing and Makingive Printing for Protectored Electronics

Yapısal parçalar ötesinde, doğrudan yazmalı inks baskısı, elektrik izlerinin ve sensör dizilerinin tam katkılarını doğrudan güneş bileşenleri üzerinde gerçekleştirmektedir. Bu teknoloji, esnek yüzeylerde gümüş veya bakır devreleri yazdırabilir, tümleşik devreleri, termo çiftleri veya izleme devreleri montaj yapının kendisini birleştirir. Araştırma grupları.0)NREL'in Solar Energy Research Center

Malzeme Yeniliği Sürüş Performansı

3D baskılı bir güneş bileşeninin mekanik ve elektrik performansı, malzeme seçimine çok bağlıdır. Son yıllarda özel filamentler ve tozlar dış kullanım için mühendisi olarak görülüyordu.

UV-Stable ve Havalanabilir Termoplastik

Standart ABS ve PLA degrad hızla güneş ışığı altında. ASA (acrilonitrile styrene acrylate) ve polipropilen bileşikler, 180°C'ye kadar renk ve mekanik bütünlüğü sağlar ve uzun yıllar boyunca sıkı bina kodları ilerleyin.

Elektrik bileşenleri için iletken ve Dielektrik Polimerleri

Grafikle, karbon nanotüpleri veya bakır parçacıkları doğrudan elektrik izlerinin baskısına izin veriyor. Bu malzemeler, basılı otobüs çubuğu, konektörler ve zemin elemanları için de kullanılabilir. iletkenliği saf bakırdan daha düşük olsa da, düşük güç sinyali ve ikincil güç routing için yeterlidir.

Seramik ve Metaller Extreme Environments için Katkı

Yoğun güneş enerjisi (CSP) için, 500 °C'yi aşan sıcaklıklarda çalışan sistemler için, seramik dolu fotopolimerler ve sınırlı metal tozları tam yoğun parçalara kadar baskılanabilir ve sonra tam olarak yoğun parçalara bağlanır. Zirconia ve bir ışıklı kompozitler sıcak aynalar, güneş alıcıları ve termal insülatörler için uygundur. Metal 3D baskı (DMLSLSLS) oliostat gibi yüksek değerli bileşenler için kullanılır.

Tasarım Optimizasyonu ve Topoloji

Katkı üretimi, geleneksel araç bakımı ile serbest bırakılmaz. Topology optimizasyonu, jeneratif tasarım ve lattice yapıları, maksimum sertlik veya ısı transferini en aza indirmeye izin verir.Bir güneş serisi için, yük taşıma kapasitesinin% 70'ini azaltan bir lattice, sadece yüksek sıcaklıklarda% 5-10 oranında artış gösteren ekipmanla verimlilik artırılabilir.

Multi-Functional Entegrasyon

Tek bir baskılı bir montaja birden çok parça konsolide ederek, AM iş ve başarısızlık puanlarını azaltır. Tek bir baskı, bir para, kablo klip, tel ve termal arayüz ped. baskı sırasındaki parçalara yapıştırılır -bir araya gelmek için 3D baskı kullanır. Bazı üreticiler, bağlantı kurma süresi olmadan birlikte bir araya getiren 3D baskı kullanır.

Mimari Entegrasyon için Hazır Tasarımlar

Mimarlar ve mühendisler, bir binanın façade veya çatıyı sağlayan özel çerçeveler otomatik olarak üretilen parametrik tasarım araçları benimsemektedir. Örneğin, bir güneş parkın üzerine çok fazla organik, geri dönüştürülmüş PET'den gelen sütunları bölmek, gölge ve güç sağlamak için karbonu somutlaştırmak için baskılanır.

Vaka Çalışmaları: Eylemde 3D Baskı

Lowtop Mock-Up Low-Income Konutu

DOE tarafından desteklenen bir pilot projede, panelde 200 özel montaj aracına çatıdaki güneş için 200 özel montaj aracı yazdırdı. Paraleler, entegre kablo kanallarını ve 4 saat boyunca 2.5 saate kadar yükleme süresini azaltan bir eksperasyon tasarımını bir araya getirdi.

Fotovoltaic Lens Dizileri

Bir Alman araştırma konsorsiyumu SLA'yı 10×10 mikro-Fresnel lenslerin yüksek oranda yüksek çözünürlükte PV modülü için kullandı. lensler, ±1.5°'nin kabul açısına sahip 1 mm2 GaAs hücresine odaklandı.

Off-Grid Community Microgrid Bileşenler

Hindistan'da bir başlangıç SLS-printed kavim kutuları ve jeneratörleri, 20 köyden itibaren küçük panjurlar üretmiştir. bölümler suya dayanıklı ve toz geçirmez (IP65) ve yerleşik kablolar dahil edildi.

Meydanlar ve düşünceler

Hızlı ilerlemeye rağmen, birçok engel yaygın kabul için ele alınmalıdır.

Uzun Süreli Durability ve Sertifikalandırma

3D baskılı polimerler açık kapalı rekorlar var. UV radyasyonu, nem absorpsiyonu ve termal bisiklet, embrittlement veya delaminasyon. Endüstri standartları UL 1703 (sadece plaka PV modülleri için) ve IEC 61215 henüz tam olarak ele alınmadı, bir engel oluşturmalı. Şirketler güven oluşturmak için hızlandırılmış yaşlanma testleri ve alan denemeleri yapmalıdır.

Cilt ve Forput

Çoğu 3D yazıcılar küçük bir yapı zarfı (tipik olarak 1 m3 altında) sahiptir. Uzun raylar veya tüm çerçeveler gibi büyük ölçekli katkı maddeleri üretimi (LFAM) gibi teknikler - robotik kolları veya gantry sistemleri kullanarak - birçok metre uzunluğunda yazdırılabilir, ancak düzelme veya rulo oluşturmak için çok pahalı ve yavaştır.

Mass Production ile Maliyet Parity

Yüksek hacimli bileşenler için (milyonlar, kapaklar, vb.), enjeksiyon kalıplama parça başına daha ucuz kalır. 3D baskı, araçlama amortizasyonunun yasakladığı orta ölçekli üretime gider. Endüstri AM kullanarak “massım”a doğru ilerliyor, tek bir tasarım site başına kişiselleştirilmiş ve toplularda basılır.

Future Road ve Roadmap

Önümüzdeki birkaç trend, AM'nin güneş üretimine entegrasyonu hızlandıracak.

Multi-Mal ve Graded Properties

Tek bir binada birden fazla malzeme depolayabilme yeteneğine sahip yazıcılar, bir baskıda üstlenen devreler ve yapısal parçalara izin verecek. Araştırmacılar, sabit devreler ve yapısal parçalara geçiş yapan işlevsel olarak sınıflanmış malzemelerle deneyiyorlar.

Işyer Baskısı için -Scale Solar

Mobile 3D yazıcılar römorklara monte edilmiş yazıcılar, güneş paneli çerçevelerinden veya PET şişelerinden gelen özel parçaları doğrudan üretebiliyor, bir teknisyen CAD dosyasını indirebilir, bir malzeme seçin ve yerinde baskı yedekleri yazdırır, minizing downtime. Startups, solar panel çerçevelerinden veya PET şişelerden gelen yazıcılar geliştiriyor, güneş parçaları için bir dairesel ekonomi yaratarak.

AI-Driven Design ve Process Optimizasyon

Makine öğrenme algoritmaları, denge ağırlığı, güç ve termal davranışları otomatik olarak baskıya hazır tasarımlar üretebilir. AI ayrıca, savaş ve hız oluşturma süresini azaltır. Güneş serisinin dijital ikizleriyle birlikte, bu araçlar gerçek zamanlı ayarlamaları üretim parametrelerine sağlayacaktır.

The Bottom Line

Katkı üretimi güneş donanım için bir gimmick değildir - her güneş tesisatı geliştirmek, maliyet azaltmak ve dağıtımını hızlandırmak için pratik, giderek daha sağlam bir yöntemdir.Kapalı lenslerden tam olarak monte edilene kadar, teknoloji zaten gerçek avantajları sunar.Ingerek malzemeler bilimi ilerlemeler ve yazıcılar daha sağlam hale gelir, her güneş tesisatı en az 3D baskılı kısmı içerecektir, tasarlanır ve tam olarak çevre için üretilir.

[FONT=0)Dönetici:[Dönemli)

  • [FONT:0)NREL: Solar Power'ı Teşvik etmek için Katkı İmalatı[Dönetici: 1 )
  • [FONT:0)U.S. Enerji Güneş Enerji Teknolojileri Ofisi ).
  • [[0)ASTM Komitesi F42, Katkılı Üretim Teknolojileri).