Precyzyjny druk 3D elementów metalowych - nowy przełom technologiczny

Siemens dokonał przełomowego osiągnięcia w dziedzinie produkcji łopatek turbin gazowych. Dzięki wykorzystaniu druku 3D zespół produkcyjny jest w stanie skrócić czas od ich zaprojektowania do wytworzenia z dwóch lat do dwóch miesięcy!

turbina1

Testy łopatek turbinowych, które zostały w całości stworzone przez drukarkę 3D, przeprowadzono w ośrodku badawczym Siemensa w Lincoln, w Wielkiej Brytanii, zajmującym się przemysłowymi turbinami gazowymi. Przez kilka miesięcy inżynierowie Siemensa z Wielkiej Brytanii, Niemiec i Szwecji pracowali z ekspertami w dziedzinie materiałoznawstwa w celu optymalizacji produkcji łopatek turbinowych. W ciągu zaledwie 18 miesięcy międzynarodowy zespół projektowy opracował cały proces produkcyjny – począwszy od projektowania poszczególnych elementów, przez dobór materiałów, aż do kontroli jakości i określenia parametrów użytkowych komponentu. Ponadto Siemens przetestował możliwości wydruku 3D tarczy z ulepszonym systemem wewnętrznego chłodzenia.

turbina2

Szybsze niż Boeing

– To przełomowy sukces w zakresie wykorzystania drukarek 3D w branży związanej z energetyką, jednym z najbardziej wymagających obszarów zastosowania tej technologii – mówi Willi Meixner, CEO branży Power and Gas firmy Siemens. – Trójwymiarowy wydruk jest głównym filarem naszej strategii digitalizacji. Udane testy są efektem wysiłków międzynarodowego zespołu projektowego obejmującego inżynierów Siemensa z Wielkiej Brytanii, Niemiec i Szwecji, a także ekspertów w dziedzinie materiałoznawstwa – dodaje Meixner. Należy nadmienić, że wewnątrz turbiny panują ekstremalne warunki: wysokie ciśnienie, ogromne siły odśrodkowe i wysokie temperatury. Przy pełnej mocy łopatki obracają się z prędkością 1600 km/h – dwa razy szybciej niż prędkość samolotu Boeing 737. Ponadto muszą wytrzymać obciążenie 11 ton, co można porównać do wagi w pełni załadowanego, piętrowego  londyńskiego autobusu. Łopatki są także poddawane działaniu wysokich temperatur – gaz, który je otacza, ma temperaturę 1250°C.

turbina3

Druk 3D zrewolucjonizował produkcję turbin gazowych

Do tej pory łopatki do turbin gazowych były odlewane lub wykuwane. Odlew łopatek wymaga jednak form o skomplikowanej konstrukcji – każda łopatka odlewana jest indywidualnie, co czyni cały proces kosztownym i czasochłonnym. Wytwarzanie łopatek przez drukarki 3D wygląda zupełnie inaczej – wiązka laserowa jest skierowana na cienką warstwę sproszkowanego metalu, która podgrzewa się i topi. Gdy laser przestaje działać, metal tężeje. Mimo że proces ten trzeba powtarzać warstwa po warstwie aż do momentu wydruku całej łopatki do turbiny, trwa to dużo krócej. Dzięki wydrukowi 3D zespół produkcyjny jest w stanie skrócić czas – od projektowania nowej łopatki turbiny gazowej do jej wytworzenia – z dwóch lat do dwóch miesięcy, co jest rewolucyjną zmianą! – Druk 3D zmienił diametralnie nasz proces produkcji. Dzięki korzystaniu z tej technologii możemy rozwijać prototypy do 90% szybciej – podkreśla Meixner. – Siemens jest pionierem w dziedzinie produkcji z wykorzystaniem druku 3D. Wciąż przyspieszamy proces wytwarzania nowych turbin gazowych, które mają coraz większą wydajność i są szybciej dostępne dla zamawiających. Elastyczność w produkcji pozwala nam tworzyć produkty bardziej dopasowane do potrzeb naszych klientów i dostarczać im poszczególne części zamienne na żądanie.​

 

Źródło: Siemens Polska