近日，德國制造和電子公司西門子已經(jīng)對其新的3D打印的燃氣輪機葉片進行了發(fā)動機測試。 具體來說，他們將3D打印部件在13,000轉(zhuǎn)/分鐘和超過1250攝氏度的溫度下測試。因為西門子剛剛宣布成功測試新的渦輪葉片設(shè)計，所以這可能是工業(yè)增材制造業(yè)的一個重要里程碑。
據(jù)了解，3D打印葉片采用創(chuàng)新的內(nèi)部冷卻幾何設(shè)計，使用先進的CAD軟件和使用3D打印技術(shù)制造。3D打印葉片由Materials Solutions公司制造，這是一家位于伍斯特的英國3D打印公司，由西門子于2016年8月收購。
當西門子收購Materials Solutions的85％股權(quán)時，西門子電力和天然氣部門首席執(zhí)行官Willi Meixner稱贊了這家公司“以創(chuàng)紀錄的時間將模型轉(zhuǎn)變?yōu)楦哔|(zhì)量部件”的能力。僅僅半年后，西門子已經(jīng)利用3D打印專家的能力創(chuàng)造出了高品質(zhì)的渦輪葉片。葉片的測試在位于英國林肯市西門子工業(yè)燃氣輪機廠的Materials Solutions HQ的東北120英里處進行。
成功的測試需要來自多個國際項目團隊的貢獻，包括西門子工程師在Finspang、Lincoln和Berlin以及來自Materials Solutions的3D打印專家。在18個月的時間內(nèi)，團隊能夠執(zhí)行整個開發(fā)過程，從組件設(shè)計和3D打印材料開發(fā)到開發(fā)新的模擬技術(shù)和執(zhí)行質(zhì)量控制。
3D打印的渦輪葉片由多晶鎳超合金粉末制成，該材料使得葉片能夠承受高壓，極端溫度以及渦輪機的高速運轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力。“這是在發(fā)電領(lǐng)域使用3D打印技術(shù)的突破性成功，這是該技術(shù)最具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用之一，”Meixner說，“添加劑制造是我們數(shù)字化戰(zhàn)略的主要支柱之一”。
一旦完成，3D打印葉片將被安裝在容量為13兆瓦（MW）的Siemens SGT-400工業(yè)燃氣渦輪機中。每個3D打印的渦輪葉片經(jīng)受超過1600km / h（994mph）的速度，并且需要承載11噸的重量（相當于滿載的倫敦公共汽車）。葉片在1250℃由氣體包圍，并在400℃以上用空氣冷卻。
雖然3D打印技術(shù)使西門子和材料解決方案能夠為渦輪葉片創(chuàng)造復雜的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)，但也使得他們能在非常短的時間內(nèi)生產(chǎn)每個葉片。 “這種令人興奮的技術(shù)正在改變我們制造的方式，將原型開發(fā)的前置時間減少到90％，”Meixner說，由于這種效率和測試的成功，西門子計劃繼續(xù)使用Materials Solutions的3D打印設(shè)施，專業(yè)知識，以改進其渦輪機系統(tǒng)。“憑借我們在3D打印的綜合技術(shù)，我們將繼續(xù)推動技術(shù)開發(fā)和在這一領(lǐng)域的應(yīng)用，”Meixner補充說。
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