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EOS加入MAT-H2氢能联盟,金属3D打印攻坚耐腐蚀与抗氢脆材料难题

EOS将增材制造专长带入了MAT-H2联盟,一个专门研究氢能材料的联盟。

氢能这么清洁,为什么还没大范围用起来?

主要还是材料问题。氢这个东西,对金属确实不太友好,它会让金属脆化,削弱焊缝,加速疲劳裂纹扩展。这些材料上的限制,直接拖慢了氢能在发电和能源密集型行业里的应用步伐。生产储存运输都不容易。


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为了解决这些难题,多家公司和研究机构组成了MAT-H2联盟。

这个联盟属于芬兰瓦锡兰公司的WISE计划(广泛与智能可持续能源),芬兰国家商务促进局也参与了共同资助。成员包括芬兰的Neste、Nordic Tank和Teknos,钢铁专家SSAB、Bumax和SP Stainless,研究机构VTT和奥卢大学,还有与我们最相关的增材制造公司EOS。

看这个名单,能感觉到它是刻意覆盖金属供应链的。SSAB是钢铁制造商,Bumax生产高强度不锈钢紧固件,SP Stainless供应不锈钢产品,Nordic Tank制造储运罐体,Teknos生产工业涂料。氢对这么多不同应用的影响,联盟都要研究。

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联盟的目标是开发适用于氢能的材料和技术,让氢能更广泛地应用。

EOS作为一家工业3D打印公司,加入联盟是因为一个关键问题还没有答案:增材制造的零件到了氢环境里,到底表现怎么样?

金属3D打印件和铸件、锻件、机加工件不一样。晶粒结构不同,孔隙率分布不同,残余应力模式也不同。传统制造在氢服务领域攒了几十年的性能数据,增材制造几乎拿不出同类数据。搞增材制造的人,最怕听到的一句话就是,你拿什么证明它能在氢里撑三十年?

EOS在联盟里的角色,集中在三块:金属粉末开发,打印参数优化,还有表征增材制造材料在氢暴露下的响应。EOS能源行业经理Paula Kainu说,氢能在未来能源格局中很重要,但成功应用取决于解决复杂的材料挑战。增材制造是这一过程中的关键推动力,它能更快、更灵活地开发、测试和优化氢环境材料与组件。通过MAT-H2联盟,EOS在金属增材制造、材料表征和应用导向开发方面贡献专长,帮助弥合研究到工业的差距。

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氢服务用的增材制造零件,认证是个绕不开的大问题。

EOS遇到的认证挑战,其他在氢相关增材制造里折腾的公司也遇到过。西门子能源从2008年就开始用增材制造,2012年前后开始琢磨氢燃烧的事。他们做出了能用氢当燃料的金属燃气轮机燃烧室部件,这些3D打印的燃烧室已经在客户电厂里跑起来了。SGT 600燃气轮机在车间测试里,实现了100%氢燃料运行。就算只盯着燃烧室这一个部件类型,这个时间线和投入程度也够说明问题了。氢能环境里的认证,真不是闹着玩的。

标准体系也在慢慢推进。奥地利焊接专家伏能士国际公司,和工业气体巨头林德旗下的林德工程、3D打印材料公司MIGAL.CO、德国认证机构TÜV SÜD的工业服务部门合作,基于欧洲标准草案prEN 13445-14,认证了一个3D打印压力容器部件。铝填充材料要满足很严格的成分公差,目的就是在制造过程中最大程度减少氢夹杂。注意,这只是一项认证,就需要专门的多方工作组,加上有约束力的增材制造工艺规范。

MAT-H2要进的,是类似领域,但材料范围更广,制造方法更多,氢暴露条件更复杂。

所以这个联盟的核心挑战,还是落在材料数据上。面向氢环境的部件需要性能证据,但很多材料和制造方法,在这方面的数据都还是空缺,增材制造当然也不例外。对EOS来说,价值在于能用联盟的力量,为增材制造材料生成这些数据,让大家知道,氢暴露之后,材料的性能和表现到底怎么变。对其他成员来说,问题则是自己的钢材、紧固件、涂料、罐体结构,在长期氢暴露下能不能扛住。

这些问题,现在都还没有完整答案。

工业世界里,数据就是信任本身。没有数据,再好的材料也不敢贸然用。这就像医生开药,没有临床数据,谁敢用?

MAT-H2想做的,其实就是把这块空白补上。最终,联盟希望推动氢能应用,解锁更可持续的能源和脱碳机遇。

氢能燃烧只生成水,不像化石燃料那样排放二氧化碳,可以为交通、电网、制造业等提供动力。所以,开发兼容氢能的材料非常重要。氢能要走得远,这一步绕不开。

增材制造技术也在其他氢能研究中发挥作用。比如,Lithoz的陶瓷增材制造正被用于丹麦技术大学探索氢推进系统的替代方案。在加泰罗尼亚能源研究所(IREC),陶瓷增材制造也是一条中试生产线的核心,用于制造固体氧化物电池(SOC)。

07-31 08:02 转载自:voxelmatters,如对内容有疑问,请联系我们:yihanzhong@amedao.com
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