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西門子3D打印渦輪葉片走向生產之路

發布日期: 2017/09/08 訪問次數:1725 分享到:

西門子在3D打印領域花了不少力氣,具體來說從支持創業者到應用的開發,再到針對增材制造的PLM軟件,以及西門子宣布2018年推出的按需制造市場平臺。3D科學谷認為西門子對于3D打印如此強大的信心可以說與3D打印的炒作沒有任何關系,而是來自于西門子自身在對3D打印技術的使用過程中所看到的潛力與發展前景。

正如視頻中所說,葉片是十分復雜的零件,如果你可以3D打印葉片,那么你就可以3D打印任何東西。

西門子能源部門的燃氣渦輪機葉片完全采用增材制造(AM)技術獲得的測試成功給西門子軟件部門帶來了極大的信心,因為這意味著3D打印技術進入到生產領域更加可信確鑿。西門子在模擬真實工作環境下成功地驗證了增材制造渦輪葉片的可行性。每分鐘13000轉,溫度超過攝氏1250度,西門子測試的葉片設計具有完全改進的內部冷卻幾何制造。葉片被安裝在功率為13兆瓦(MW)的西門子SGT-400工業燃氣輪機上。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、高溫和渦輪高速運轉的旋轉力。


由此出發,西門子看到了增材制造技術的潛力:增材制造可以實現優良的機械性能,粉末狀原材料細晶組織,在微觀結構上各向異性需要的控制和引導。除了葉片,西門子正在開發獨特的燃氣輪機設計,憑借在能源市場100年以上的經驗,西門子將新的設計可能性轉化為客戶的具體解決方案。

西門子用于測試這些葉片性能的工廠位于英國的林肯,在這里葉片通過測試后被放入到真實的工作環境中。而根據西門子能源部門的專家,這些帶有復雜內部冷卻形狀的葉片為渦輪提供了更好的效率。而葉片的生產則通過位于美國Worcester的工廠來完成。

葉片的加工技術則來自與西門子收購的Materials Solutions公司,Materials Solutions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。最擅長的領域包括Inconel 625, Inconel 718,以及鎳基合金包括Hasteloy X, C263, C1023, CM247LC。通過實現對材料在加工過程中的控制,Materials Solutions發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,不僅是性能優越,而且其幾何形狀也是通過傳統加工方式無法實現的。


渦輪葉片是機械制造業中復雜的零件之一,由葉身、榫頭、葉冠等構成。葉身型面是由基元葉型按一定的積疊規律積疊而成的空間曲面,葉身設計制造質量直接影響到整個渦輪機的效率。

More Efficient, Better Product,這激發工程師們更加注重圍繞著提升產品性能的方向去思考,這也是重新思考一切的重要機會。重新想象未曾有過的產品,重新思考和創新產品,改造工廠,改變制造過程,重新思考業務。這就是為什么西門子認為增材制造將改變制造領域的游戲規則。

此外,西門子在瑞典Finsp?ng利用金屬3D打印技術直接制造燃燒室中的復雜燃燒器零部件,并利用3D打印技術對燃燒器進行快速修復。

除了將3D打印技術應用在復雜燃燒器的直接制造與修復中,西門子還將在燃氣輪機的備品備件的生產中應用3D打印技術,特別是對于設計圖紙缺失的停產零部件,西門子希望通過三維掃描、三維建模和3D打印這樣的數字化技術,為用戶制造出小批量的備件。3D科學谷認為,無論是哪一種應用,西門子都緊緊抓住了3D打印技術在制造復雜產品、小批量產品和無模具制造方面的優勢。(來源:3D科學谷

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