近日，德國(guó)制造和電子公司西門子已經(jīng)對(duì)其新的3D打印的燃?xì)廨啓C(jī)葉片進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試。 具體來(lái)說(shuō)，他們將3D打印部件在13,000轉(zhuǎn)/分鐘和超過(guò)1250攝氏度的溫度下測(cè)試。因?yàn)槲鏖T子剛剛宣布成功測(cè)試新的渦輪葉片設(shè)計(jì)，所以這可能是工業(yè)增材制造業(yè)的一個(gè)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(jì)，使用先進(jìn)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(guó)3D打印公司，由西門子于2016年8月收購(gòu)。
當(dāng)西門子收購(gòu)Materials Solutions的85％股權(quán)時(shí)，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(jì)錄的時(shí)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(cè)試在位于英國(guó)林肯市西門子工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)廠的Materials Solutions HQ的東北120英里處進(jìn)行。
成功的測(cè)試需要來(lái)自多個(gè)國(guó)際項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的貢獻(xiàn)，包括西門子工程師在Finspang、Lincoln和Berlin以及來(lái)自Materials Solutions的3D打印專家。在18個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，團(tuán)隊(duì)能夠執(zhí)行整個(gè)開發(fā)過(guò)程，從組件設(shè)計(jì)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(jī)的高速運(yùn)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(shuō)，“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?xì)鉁u輪機(jī)中。每個(gè)3D打印的渦輪葉片經(jīng)受超過(guò)1600km / h（994mph）的速度，并且需要承載11噸的重量（相當(dāng)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?yàn)闇u輪葉片創(chuàng)造復(fù)雜的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)，但也使得他們能在非常短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)每個(gè)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(shí)間減少到90％，”Meixner說(shuō)，由于這種效率和測(cè)試的成功，西門子計(jì)劃繼續(xù)使用Materials Solutions的3D打印設(shè)施，專業(yè)知識(shí)，以改進(jìn)其渦輪機(jī)系統(tǒng)。“憑借我們?cè)?D打印的綜合技術(shù)，我們將繼續(xù)推動(dòng)技術(shù)開發(fā)和在這一領(lǐng)域的應(yīng)用，”Meixner補(bǔ)充說(shuō)。
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