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西门子能源公司采用L-PBF技术,通过新的3D打印MRO技术修复涡轮叶片

能源科技公司西门子能源该公司开发了一种新型的数字修复链,可以在传统制造的燃气轮机叶片上3D打印新功能。

有趣的是,全自动化的链使用了一种专门开发的激光粉末床熔化过程——混合技术——而不是基于3D打印技术,后者通常是MRO应用程序的首选。除了修复涡轮叶片外,该链条还打算提供升级服务,特别是在叶片尖端安装复杂的冷却通道,以减少裂纹和缺陷的风险。

西门子将使用其新的MRO技术来修理涡轮叶片,就像该公司SGT-600燃气轮机中的叶片一样。图片来自西门子能源。
西门子将使用其新的MRO技术来修理涡轮叶片,就像该公司SGT-600燃气轮机中的叶片一样。图片来自西门子能源。

刀尖燃烧的问题

大约十的电力输出保时捷据报道,911S典型西门子燃气轮机发动机中的每个叶片是什么,负责转换成旋转能量。如您所想,与这种发动机的已经高效温度耦合的高气体速度可能导致显着的热诱导的叶片降解。

称为烧坏的现象可以导致叶片尖端的极端的材料损失,从而增加叶片和外环段之间的间隙。通过设计,这种间隙应该尽可能紧,因此任何材料损失都倾向于导致整个涡轮发动机的功率效率的激烈降落。

烧坏也是一个周期性的问题,因为由于大量的热气体溢出,宽度间隙的形成通常导致叶片的温度的增加。这反过来导致材料损失更快,进一步增加了间隙的距离。

热诱导的叶尖燃烧开始进入。照片由西门子能源提供。
热诱导的叶尖燃烧开始进入。照片由西门子能源提供。

HybridTech方法

西门子能源公司的新型混合技术修复链利用激光粉末床融合技术3D打印复杂的高分辨率结构,其内部冷却通道直接位于受损叶片的尖端。高分辨率在这里是特别重要的,因为涡轮叶片的尖端往往有非常有限的横截面面积。

全自动CAD-CAM链可用于各种不同类型的叶片,因为许多部件的几何设计可能不同,更不用说不同程度的叶尖损伤。

它的工作原理是首先处理叶片顶部的蓝光3D扫描,这允许HybridTech算法变形和调整构建,以适应每个单独的涡轮机叶片的形状。然后,直接嵌套在粉末床中,损坏的部件被覆盖并直接打印在上面,使3D打印功能在最初的熔模铸造叶片上。

虽然该技术的应用程度仍然很大程度上是未开发的,但该公司已经制造了第一组具有集成冷却结构的混合动力车刀片。西门子能源目前正在将其现有的标准修复程序转换为新的方法,并表示HybridTech在不久的将来应用于其他常规制造的组件。

在打印冷却结构之前,将损坏的叶片嵌套在粉末床中。照片由西门子能源提供。
在打印冷却结构之前,将损坏的叶片嵌套在粉末床中。照片由西门子能源提供。

西门子已经拥有采用3D打印技术的历史,因此关键组件修复的进步不应该是一个惊喜。该公司最近开了它的先进制造改造中心(AMTC)在新加坡的西部在税务局。被认为是一家胜利的能力中心,800平方米。AMTC包括三个要素;数字企业体验中心(DEX),添加剂制造经验中心(AMEC)和出租实验室。

去年年底,该公司还开设了一个测试设施,以试点an添加剂制造系列生产线作为数字化工程和增材制造(IDEA)项目工业化的一部分。这项工作的最终目的是提高激光PBF的系列生产能力,提高该技术的生产率,同时减少50%的开发和生产时间。

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特色图像显示热引起的刀片尖端烧坏开始,开始设置。通过西门子能量照片。