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西门子3D打印燃机叶片,世界上首次在燃气轮机中真实运行!

2017年04月28日

随着技术的不断增强,越来越多的东西可以通过3D打印制造,更专业的说法为增材制造(Additive Manufacturing)。这也就让工程师们有了大开脑洞的机会,也促使着制造流程的改变,快来一起看看西门子利用3D打印技术都打印了什么?
 

最“坚硬”的3D打印

燃气轮机的叶片在燃机运行时往往要经历上千度的高温,并承受巨大的压力,所以制造叶片的材料往往都采用极其坚硬的单晶合金。燃机叶片的内部拥有复杂的冷却结构,用常规的制造方式难度很大,而3D打印技术则能够很好的解决这个问题,然而一直以来3D打印技术的材料都不够坚硬,所以无法实现燃机叶片的打印。但西门子找到了突破口,成功的制造了3D打印的燃机叶片。

放张图告诉你这个叶片如何制造

这里简单翻译一下:

  • - 首先在电脑中设计出新叶片的数字化生产方案在3D打印机的生产平台中先铺上一层薄薄的高性能高温合金金属粉末

  • - 一束激光射线将根据设计图的方案融化区域内的金属粉末,从而创造出叶片的第一层

  • - 随后,生产平台会让已经生产出来的部分下降一些,以便于打印新的一层

  • - 就这样重复之前的步骤,叶片的每一层被打印出来

  • - 激光束会按照数字生产方案中的每一条轮廓打印叶片的复杂结构

  • - 最终这些高温合金粉末就变成了一片耐高温的燃机叶片
     

今年初,西门子对这些叶片进行了满负荷测试,这些叶片在燃机中被高达1250摄氏度的高温气体包围,并在内部输入400度的空气用于冷却,同时它们的转速可达13,000转每分钟,承受相当于11吨的负荷。最终这些叶片顺利完成了这次满负荷测试。这也代表了用3D打印技术大规模制造燃机叶片在未来成为了可能。
 

这次测试的意义重大:因为这是世界上第一次使用增材制造技术的燃机「动叶片」在燃气轮机中真实的运行,并通过满负荷测试,这无疑让增材制造技术离实际应用又近了一步。
 

相比传统制造方式,增材制造具有哪些优势?

1. 减少新产品的开发周期
2. 实现特殊的设计以改善产品
3. 灵活的生产模式将改变一些商业模式

我们以燃机叶片为例,小小的一个叶片却拥有十分复杂的内部冷却结构。如果采用常规的流程一般需要2年的时间去设计,开发和测试一款新型的燃机叶片。但通过增材制造,我们可以将制造新叶片的时间大大缩短,减少90%的原型制作时间,并且可以同时测试许多不同款的设计。
 

而说到设计,传统制造的局限经常导致一些部件无法制造或者制造起来成本很高,这就让设计人员在很多方面只能做出相应的妥协和让步,所以很多好的设计被破扼杀或更改。而使用AM技术基本上没有传统制造的局限,可以带来更大的自由度,从而放开了设计者的手脚,实现更大胆更好的设计。同时,增材制造另一个非常吸引人的特点就是当你需要更换零件时,你总能使用到最新的设计。
 

在工业4.0的浪潮下,制造业必须要探寻新的、合适自身的生产方式以适应现代化发展,3D打印技术作为未来智能工厂、无人工厂建设中的重要一环,如何在企业中得到真正的应用?这就需要系统集成商、一二级供应商与制造厂商之间更加紧密的协作互通。
 

作为自动化生产装配国际盛会,AHTE 2017将聚焦未来智能、无人工厂的发展,全面展示自动化生产整体解决方案,促进新技术、新产品、新理念在汽车零部件、3C电子、家电、医疗、电梯、食品、饮料、包装、新能源汽车及日化等领域的应用,使企业的生产过程更系统、更高效、更智能、成本更低。同时,为系统集成商、一二级供应商与制造厂商搭建高效、创新的技术与商务交流平台。
 

欲了解西门子更多自动化生产整体解决方案黑科技”,立即来AHTE 2017,与西门子面对面交流。

来源:西门子中国微信公众号

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