引言：德國CAM軟件和制造巨頭西門子取得突破，完成一次特殊的滿負(fù)荷發(fā)動機(jī)試驗(yàn)，其中的燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片完全采用增材制造(AM)技術(shù)，這也意味著3D打印技術(shù)進(jìn)入到生產(chǎn)領(lǐng)域更加可信確鑿。
GE,西門子，Turbocam,RapidPrototypingServices一直致力于通過3D打印技術(shù)用于葉片和渦輪的制造。
根據(jù)IDTechEx,在2014年用于石油和能源行業(yè)的3D打印機(jī)銷量為9800萬美金，而在2025年有望達(dá)到18億美金。顯然，這一預(yù)測是基于當(dāng)前工業(yè)級3D打印技術(shù)在用于生產(chǎn)能源行業(yè)零部件的應(yīng)用趨勢。德國CAM軟件和制造巨頭西門子已經(jīng)取得了突破，完成了一次特殊的滿負(fù)荷發(fā)動機(jī)試驗(yàn)，其中的燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片完全采用增材制造(AM)技術(shù)，這也意味著3D打印技術(shù)進(jìn)入到生產(chǎn)領(lǐng)域更加可信確鑿。
IDTechEx對能源行業(yè)的3D打印機(jī)市場預(yù)測
西門子在模擬真實(shí)工作環(huán)境下成功地驗(yàn)證了增材制造渦輪葉片的可行性。每分鐘13000轉(zhuǎn)，溫度超過攝氏1250度，西門子測試的葉片設(shè)計(jì)具有完全改進(jìn)的內(nèi)部冷卻幾何制造。
葉片被安裝在功率為13兆瓦(MW)的西門子SGT-400工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)上。渦輪葉片由高性能多晶鎳高溫合金粉末制成，這允許它們承受高壓、高溫和渦輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)力。滿載時(shí)，這些渦輪葉片運(yùn)轉(zhuǎn)速度高達(dá)1600公里/小時(shí)，被溫度高達(dá)1250°C的空氣包圍后又進(jìn)入400°C的空氣冷卻環(huán)境。
原型到生產(chǎn)西門子實(shí)現(xiàn)3D打印燃?xì)鉁u輪葉片突破
這些葉片來自與西門子收購的MaterialsSolutions公司，MaterialsSolutions的核心競爭力來自于其對選擇性激光熔融材料的控制能力。最擅長的領(lǐng)域包括Inconel625,Inconel718,以及鎳基合金包括HasteloyX,C263,C1023,CM247LC。通過實(shí)現(xiàn)對材料在加工過程中的控制，MaterialsSolutions發(fā)展了自己的核心競爭力：對諸如葉片這樣的高溫合金的加工能力，不僅是性能優(yōu)越，而且其幾何形狀也是通過傳統(tǒng)加工方式無法實(shí)現(xiàn)的。
原型到生產(chǎn)西門子實(shí)現(xiàn)3D打印燃?xì)鉁u輪葉片突破
西門子在材料科學(xué)、自動化、制造和工藝等重要領(lǐng)域有廣泛的知識，因此在3D打印行業(yè)中有著巨大的發(fā)展前景。先進(jìn)的葉片設(shè)計(jì)的成功測試為下一步充分利用增材制造潛力打開大門。
增材制造可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的機(jī)械性能，粉末狀原材料細(xì)晶組織，在微觀結(jié)構(gòu)上各向異性需要控制和引導(dǎo)。除了葉片，西門子正在開發(fā)獨(dú)特的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)，憑借在能源市場100年以上的經(jīng)驗(yàn)，西門子將新的設(shè)計(jì)可能性轉(zhuǎn)化為客戶的具體解決方案。
西門子廣泛使用增材制造技術(shù)進(jìn)行快速成型，并已推出系列生產(chǎn)解決方案的組件用于燃?xì)廨啓C(jī)的壓縮機(jī)和燃燒系統(tǒng)。2016年2月，西門子在瑞典Finsp?ng投資2千140萬歐元開設(shè)制造金屬3D打印部件的大型工廠，開發(fā)新的或者改進(jìn)的部件，以及用于更快地維修西門子工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)——例如SGT-800等。
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