成本降10倍，氫能燃?xì)廨啓C(jī)3D打印量產(chǎn)化實(shí)踐，《量產(chǎn)中國(guó)行》走進(jìn)明陽(yáng)氫燃！

氫能，作為技術(shù)密集、應(yīng)用場(chǎng)景近乎苛刻的高新技術(shù)領(lǐng)域，其產(chǎn)業(yè)化落地的生產(chǎn)制造始終是行業(yè)人員頭痛的問(wèn)題，有些部件就連百萬(wàn)級(jí)精密加工都難以滿足，金屬3D打印作為后起之秀，能否憑借其一體成型、靈活高效，挑起氫能技術(shù)落地的生產(chǎn)大梁？

本期《量產(chǎn)中國(guó)行》專訪無(wú)錫明陽(yáng)氫燃動(dòng)力科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱明陽(yáng)氫燃）總經(jīng)理王永志、技術(shù)工程師龐笑坤，通過(guò)對(duì)其自主研發(fā)的首個(gè)30兆瓦級(jí)氫燃機(jī)的生產(chǎn)實(shí)錄，揭開3D打印在氫能領(lǐng)域的量產(chǎn)落地。

從左到右：明陽(yáng)氫燃技術(shù)工程師、美光速造夏總

明陽(yáng)氫燃總經(jīng)理、美光速造李總、明陽(yáng)氫燃工程師

從概念到創(chuàng)下多個(gè)第一，純氫燃機(jī)的由來(lái)與技術(shù)落地
隨著全球能源轉(zhuǎn)型，氫能的純天然、無(wú)污染日益受到關(guān)注，但傳統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)仍是以天然氣燃料為主，在這種背景下，明陽(yáng)氫燃公司應(yīng)運(yùn)而生。

他們自主研發(fā)的純氫燃?xì)廨啓C(jī)以100%純氫為燃料，具有啟停靈活、爬坡速度快、調(diào)節(jié)范圍廣等特點(diǎn)，可有效提高電力系統(tǒng)靈活性，此外，純氫還具有零碳排放突出優(yōu)勢(shì)，將在我國(guó)新型電力系統(tǒng)及服務(wù)沙戈荒的實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。

首個(gè)30兆瓦級(jí)純氫燃?xì)廨啓C(jī)——木星一號(hào)
“木星一號(hào)”——是明陽(yáng)氫燃首個(gè)自主研制的30MW級(jí)純氫燃?xì)廨啓C(jī)，也是目前全球功率最大、含氫量最高的純氫燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，一經(jīng)公布就受到全國(guó)50多家媒體關(guān)注，更登上《內(nèi)蒙古衛(wèi)視》接受專屬報(bào)道。
王永志總經(jīng)理介紹，他們是基于氫氣燃燒特點(diǎn)和預(yù)混燃燒原理，提出了創(chuàng)新的氫燃料微混燃燒方案，開發(fā)了30MW級(jí)純氫燃?xì)廨啓C(jī)微預(yù)混低排放燃燒技術(shù)。

該技術(shù)通過(guò)微預(yù)混燃燒室氣動(dòng)熱力設(shè)計(jì)、仿真分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多輪迭代，采用3D打印技術(shù)完成了一體化燃燒室噴嘴制造，經(jīng)過(guò)燃燒室測(cè)試驗(yàn)證，攻克了氫氣燃燒“易回火、強(qiáng)振蕩、排放高”三大技術(shù)難關(guān)，掌握了純氫燃燒機(jī)理和特性，形成了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的純氫燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室設(shè)計(jì)和控制技術(shù)。

一臺(tái)30MW級(jí)純氫燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組可將100萬(wàn)千瓦新能源項(xiàng)目每年5億度棄電轉(zhuǎn)化為2億度穩(wěn)定電力，可滿足6萬(wàn)個(gè)家庭每年的用電需求，有效提高沙戈荒新能源項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性和電網(wǎng)輸電穩(wěn)定性。

燃燒室：溫度、精度、強(qiáng)度的“技術(shù)攻關(guān)”，首個(gè)氫能3D打印精密件的生產(chǎn)落地
王永志總經(jīng)理說(shuō)，他們采用3D打印技術(shù)完成了一體化燃燒室噴嘴制造，由于燃燒室的特殊性，對(duì)金屬3D打印件的耐高溫性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、精密程度都提出了近乎苛刻的要求。

△明陽(yáng)氫燃30MW級(jí)純氫燃機(jī)

高溫關(guān)：850℃的材料突圍
噴嘴要在850℃下長(zhǎng)期"烤驗(yàn)"，明陽(yáng)氫燃團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了感性高溫合金材料。美光速造3D打印設(shè)備用精準(zhǔn)激光能量控制實(shí)現(xiàn)材料兼容，多輪仿真測(cè)試證明：打印件耐高溫性能完全達(dá)標(biāo)。

精度關(guān)：千孔如一的微米級(jí)挑戰(zhàn)
火焰筒的壁面上分布著上千個(gè)小孔，為了保證火焰筒進(jìn)氣的均勻性，要保證這些孔的尺寸公差控制在微米級(jí)，這對(duì)金屬3d打印行業(yè)來(lái)說(shuō)都是個(gè)艱難的挑戰(zhàn)。目前，美光速造的設(shè)備已經(jīng)完成誤差規(guī)格要求，其實(shí)際應(yīng)用中的一致性表現(xiàn)將在后續(xù)通氣/通水的仿真模擬測(cè)試中得到驗(yàn)證。

強(qiáng)度關(guān)：火焰筒及其拼接處的耐用性博弈
高速燃?xì)涞臋C(jī)械震動(dòng)會(huì)磨蝕部件，燃?xì)廨啓C(jī)1-2萬(wàn)個(gè)小時(shí)的硬性生命周期，對(duì)打印件的強(qiáng)度及耐磨性提出了極高的要求。目前打印件已適配耐磨性指標(biāo)要求，2000小時(shí)的強(qiáng)度仿真結(jié)果，也為后續(xù)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行鋪好了路。

復(fù)雜結(jié)構(gòu)關(guān)：近千根復(fù)雜糾纏的精密管打印挑戰(zhàn)
近千個(gè)糾纏的管，管內(nèi)還有微孔，除了3D打印沒別的招。" 王永志總經(jīng)理的話道破了金屬3D打印在復(fù)雜件上的核心優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)機(jī)加工易產(chǎn)生碎屑堵住小孔，后續(xù)拼接更是難題重重，五軸CNC也搞不定，美光速造通過(guò)軟件及數(shù)據(jù)調(diào)控完成了艱難挑戰(zhàn)。

△明陽(yáng)氫燃燃燒室金屬3D打印設(shè)備

從像沙子一樣脆弱，到邁向“量產(chǎn)化”，成本降10倍，生產(chǎn)周期縮15倍
“我以前是做航空件的，業(yè)內(nèi)一致認(rèn)為3D打印件強(qiáng)度不夠、精度不行。” 龐工程師坦言對(duì)金屬3D打印的質(zhì)疑，“后來(lái)沒辦法，老板強(qiáng)制要求試用，結(jié)果沒想到是‘真香’！”

40萬(wàn)-幾萬(wàn)，成本降十幾倍
在美光之前，首款部件采用傳統(tǒng)機(jī)加，不僅成本高達(dá)40萬(wàn)，釬焊整合，整個(gè)周期長(zhǎng)達(dá)45天；找設(shè)備公司加工，雖將成本降至十幾萬(wàn)，但生產(chǎn)仍卡在45 天。去年5月引入美光速造3D打印機(jī)，從加支撐、切片到打印（調(diào)光/鋪粉），到后期線切割、去應(yīng)力熱處理，全流程壓縮至15天，成本更是倍數(shù)級(jí)下降。

量產(chǎn)化實(shí)踐，生產(chǎn)與成本雙自由
目前，通過(guò)前期40個(gè)打印件的技術(shù)調(diào)整及4輪打印的數(shù)據(jù)整合，設(shè)備開始了量產(chǎn)化的生產(chǎn)實(shí)踐，一旦突破連續(xù)不間斷地批量生產(chǎn)（只需加粉），我們將徹底解放雙手，單個(gè)火焰筒的生產(chǎn)周期壓縮到想象不到的3天內(nèi)，成本也將迎來(lái)斷崖式的下降，徹底實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與成本雙自由。

△應(yīng)用到火焰筒打印上的鋪粉檢測(cè)

從“排隊(duì)等待”到“雙向奔赴”，降低了成本，成就了效率
王永志總經(jīng)理坦言，最初選擇美光速造，源于行業(yè)普遍存在的痛點(diǎn)——其他廠商要么拒絕接單、要么排期冗長(zhǎng)，加工周期根本趕不上項(xiàng)目進(jìn)度；更關(guān)鍵的是，金屬3D打印行業(yè)尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)方只負(fù)責(zé)打出‘型號(hào)’，至于能不能用、流量均不均勻，沒法質(zhì)檢，出了問(wèn)題更沒法追責(zé)，打完就不管了。

而跟美光速造的合作模式截然不同：從打印驗(yàn)證開始，技術(shù)調(diào)光、數(shù)據(jù)核驗(yàn)全程有專人跟蹤支持；打印中遇問(wèn)題能第一時(shí)間響應(yīng)解決。“大家目標(biāo)一致，都是為了滿足實(shí)際使用需求”。后續(xù)還將就40個(gè)打印件統(tǒng)一開展實(shí)踐應(yīng)用測(cè)試，依托這幾輪打印數(shù)據(jù)的迭代，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)也將走上正軌。

王永志總經(jīng)理最后總結(jié)說(shuō)：美光降低了我的成本、成就了我的效率，我用信任與實(shí)踐鍛造了美光技術(shù)。