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Impression 3D pour l'Énergie : Comment la Fabrication Additive aide à nous alimenter

Introduction

Comment l’impression 3D pourrait-elle aider à concevoir des façons plus viables de produire et de stocker de l’énergie ? Alors que les développements dans l’industrie de l’énergie continuent, la Fabrication Additive suscite de l’attention pour les solutions qu’elle peut apporter à nos procédés. 

Pourquoi cette technologie est-elle perçue comme un atout pouvant faire progresser l’industrie de l’énergie ? Passons en revue les avantages que l’impression 3D peut apporter et des exemples pertinents de projets effectués dans le domaine.

À Propos de l’impression 3D pour l’énergie

Les pièces sur lesquelles nous nous concentrons sont les composants utilisés pour produire des appareils de conversion d’énergie, c’est-à-dire les systèmes voués à transformer une l’énergie d’une forme à une autre. Ce type d’équipement inclus aussi bien les technologies de génération d’énergie comme les éoliennes ou les panneaux solaires, que les équipements de conversion comme les batteries et les générateurs. D’autres types d’objets rentrent dans la catégorie 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.

Quels sont les avantages de l’impression 3D pour les applications énergétiques ?

Prototypage plus rapide

L’impression 3D est la clé d’une construction rapide de prototypes, mais aussi de tests plus fiables. Avec cette technologie, vous pouvez obtenir un prototype utilisable en quelques jours et, selon le résultat de vos simulations, vous pouvez procéder à de nouvelles itérations. Cette approche plus rapide du prototypage peut permettre d’affiner des projets plus vite, plus économiquement, et de manière à réduire le temps de commercialisation. 

 

Des solutions plus économiques, mais aussi plus performantes

Des appareils de production d’énergie de tout type peuvent s’appuyer sur les atouts de fabrication de l’impression 3D. Les panneaux solaires peuvent par exemple être produits avec une précision plus grande qu’avec d’autres procédés, ce qui permet en retour de réduire les coûts liés aux pertes de matériaux coûteux. Selon le MIT, ces économies peuvent aider à réduire les coûts de fabrication de panneaux solaires de 50 %. SI la précision de la Fabrication Additive rend les piles solaires moins couteuses, cela les rendrait 20 % plus efficace dans l’exploitation de l’énergie solaire, toujours selon le MIT.

 

Production de pièces de rechange

Alors que les anciens modèles ont tendance à être arrêtés par leurs fabricants, les pannes mécaniques peuvent ne pas être résolues sans remplacer les équipements entiers. Grâce à l’impression 3D, vous pouvez compenser ces défis logistiques et produire les pièces de rechange dont vous avez besoin sur site. Avec cette nouvelle démarche d’approvisionnement, vous pouvez commander les pièces dont vous avez besoin sans surcharger vos stocks par l’accumulation de pièces de rechange.

 

Personnaliser les projets à chaque besoin

Alors que la plupart des procédés de fabrication ont des contraintes de design inhérentes comme celles liées aux moules, l’impression 3D permet la plus grande liberté de conception. Avec ce potentiel, les appareils peuvent être adaptés spécifiquement aux besoins de chaque projet énergétique. 

De ce fait, la Fabrication Additive ne permet pas seulement de créer des systèmes de production d’énergie complexes et bien peaufinés, mais aussi de concevoir des commandes d’installation spécifiques pour vos équipements. Avec ce potentiel de design, vous pouvez produire des boîtiers sur-mesure pour intégrer des composants ergonomiquement. 

 

Rendre les visualisations de projets meilleures

La Fabrication Additive n’est pas seulement efficace en prototypage et en production de pièces finies. Que ce soit pour des projets de production et de stockage d’énergie, ou de création d’installations, l’impression 3D offre des manières efficaces d’illustrer vos idées avec des modèles et prototypes réduits. Créez des répliques uniques à partir desquelles développer vos projets avec vos collaborateurs. Des entreprises comme Shell utilisent déjà la Fabrication Additive pour faire de meilleurs prototypes à échelle réduite.

Les projets énergétiques innovants permis par l’impression 3D

Impression 3D d’éoliennes

Des chercheurs de l’université Purdue ont travaillé avec RCAM Technologies, une entreprise spécialisée dans l’impression 3D béton d’éoliennes offshore et onshore, ainsi qu’avec la Floating Wind Technology Company, qui se concentre sur la création de dispositifs flottants pour les solutions éoliennes. Ensemble, elles poursuivent un même objectif consistant à développer des éoliennes plus économiques avec l’impression 3D. En effet, les techniques de fabrication régulières impliquent de hauts coûts pour les ancres. L’équipe de recherche travaille donc sur des ancres et des sous-structures à base de béton plus légères et moins chères, ce pour alléger les coûts de production et de logistique des projets éoliens offshore.

 

Créer des cellules solaires avec l’impression 3D

Les céllules solaires traditionelles posent quelques problèmes. Elles doivent être produites à de hautes températures, ont un impact sur l’environnement et sont chères à produire, bien qu’elles demeurent fragiles.

Une entreprise nommée T3DP a inventé un procédé d’impression 3D de cellules solaires, dont les performances dépassent les panneaux plats standards. Se basant sur la Pérovskite, un matériau semi-conducteur peu cher qui peut être utilisé pour produire des cellules solaires à basse-température, ce procédé s’appuie sur l’impression 3D volumétrique et permet de façonner le matériau solaire en tricots hexagonaux solides et stables.

 

Les technologies nucléaires et la Fabrication Additive

La Société nationale pour l’énergie atomique russe, Rosatom, investit dans la Fabrication Additive et développe ses propres imprimantes 3D. Ces plateformes, qui ont déjà été testées avec succès, sont conçues pour créer des produits métalliques complexes. Fonctionnant avec une technologie de Fusion Sélective par Laser, ces imprimantes 3D sont compatibles avec le cobalt, le fer, le titane, le nickel, et tout autre matériau métallique utilisé pour la fabrication de produits nucléaires. Ce recours à la Fabrication Additive rend la production de pièces complexes et critiques moins chère, et permet de renforcer leurs caractéristiques techniques.

 

Coraux bioniques imprimés en 3D

Les coraux sont considérés comme des systèmes de gestion de lumière très performants, capables de diffuser les photons très efficacement. Une équipe de recherche de l’Université de Cambridge a cherché à répliquer le design complexe et les fonctions des tissus coralliens avec leur propre procédé de Bio-impression 3D. Cette réalisation, qui fut un succès, ouvre la voie à de nouveaux développements en systèmes bioénergétiques basés sur la lumière. Les coraux imprimés en 3D pourraient, dans ce sens, être exploités pour la conception de photo-bioréacteurs plus performants.

 

La Batterie “Redox Flow” imprimée en 3D d’IBM

En collaboration avec l’École polytechnique fédérale de Zurich, IBM a imprimé en 3D la première batterie liquide capable de refroidir et de produire de l’énergie en même temps. Les chercheurs ont utilisé des électrolytes pour créer des systèmes de mini-canaux pour alimenter le dispositif. Le résultat final est prometteur, car cette technologie réduit le risque de surchauffe ainsi que les besoins en alimentation de la batterie. 

 

Simusolar : Des appareils alimentés par le soleil pour soutenir les économies rurales en Tanzanie

Simusolar développe des équipements d’agriculture pour les fermiers, pêcheurs et résidents ruraux Tanzaniens. Avec des produits allant de lampes de pêche à des pompes pour l’agriculture, l’entreprise a eu recours à nos services pour créer des pièces sur-mesure, comme des composants électriquement isolés pour leurs cartes de circuits.

L’impression 3D et l’énergie ont-elles un futur radieux ?

Comme vous l’avez sûrement remarqué grâce aux exemples que vous venez de voir, les acteurs de l’industrie de l’énergie perçoivent un grand atout dans l’impression 3D : Cette technologie peut être utilisée pour fabriquer des appareils de production énergétique de toutes sortes, et si exploitée intelligemment, pour réduire les coûts de production. 

La Fabrication Additive contribuera à rendre l’énergie accessible à tous, au travers de la  création et de l’installation de systèmes de conversion énergétique renouvelables partout, même dans les endroits reculés. Cette perspective est surtout prometteuse pour les systèmes imposants, qui entraînent des coûts élevés pour leur transportation depuis l’usine jusqu’au lieu d’installation. Comme preuve de ce potentiel, des entreprises comme RCAM technologies démontrent que l’impression 3D peut être utilisée pour achever des éoliennes terrestres sur-site, ce afin de supprimer au mieux les coûts de logistique, et pour rendre les structures plus grandes. Cette nouvelle démarche de production des technologies énergétiques peut être étendue à tout type de projets, comme la production de panneaux solaires, ou même de mini-turbines transportables.

 

La Fabrication Additive apporte un plus grand potentiel d’innovation à la filière énergétique, mais aussi à vous. Grâce à notre service d’impression 3D en ligne, vous pouvez télécharger un fichier 3D et découvrir comment votre projet énergétique peut tirer parti des atouts de cette technologie. Des modèles réduits aux pièces mécaniques complexes, Sculpteo vous donne accès à un large choix de matériaux pour vos projets, des plastiques aux métaux.

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