西門子能源公司使用激光粉末床熔融工藝修復(fù)汽輪機(jī)葉片

2021年2月5日，南極熊獲悉，西門子能源公司的增材制造和維修專家開發(fā)了HybridTech解決方案，使用激光粉末床熔融(L-PBF)對(duì)渦輪葉片進(jìn)行維修和升級(jí)。

據(jù)南極熊了解，現(xiàn)有金屬零件的修復(fù)一般都使用DED等激光熔覆工藝（送粉/送絲），而要想將金屬粉體床熔融工藝用于金屬零件的修復(fù)則要復(fù)雜得多。

西門子能源公司卻成功突破了這一技術(shù)限制，在現(xiàn)有部件上應(yīng)用激光粉末床熔融（L-PBF）金屬打印，制造出具有高分辨率內(nèi)通道的結(jié)構(gòu)。

據(jù)悉，一臺(tái)SGT5-4000F燃?xì)廨啓C(jī)的單個(gè)渦輪葉片，轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)能量的功率相當(dāng)于10輛保時(shí)捷911。由于燃?xì)廨啓C(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的高溫和高速度，葉片尖端會(huì)出現(xiàn)燒損，最終導(dǎo)致形成間隙以及整個(gè)渦輪機(jī)性能的明顯下降。這個(gè)過(guò)程會(huì)導(dǎo)致惡性循環(huán)：隨著間隙形成的加大，葉片材料的溫度會(huì)因?yàn)闊釟獾囊绯龆?，進(jìn)而導(dǎo)致材料損耗更快，進(jìn)一步加大葉片尖端和環(huán)段之間的間隙。

在高溫下運(yùn)行的葉片損傷各不相同，使用激光粉末床熔融3D打印來(lái)修復(fù)的挑戰(zhàn)性更大。西門子開發(fā)了一種新的CAD-CAM鏈，它可以自動(dòng)調(diào)整要打印的葉片尖端形狀，使其與每個(gè)葉片完美匹配。通過(guò)結(jié)合3D掃描技術(shù)和西門子能源團(tuán)隊(duì)開發(fā)的算法，建立了一個(gè)可以參數(shù)化變形幾何形狀的數(shù)字化修復(fù)鏈。此外，團(tuán)隊(duì)還必須為L(zhǎng)-PBF工藝開發(fā)一種極度抗氧化的葉片材料。

將激光粉末床熔融3D打印工藝用于現(xiàn)有部件的修復(fù)，仍然是一個(gè)未被開發(fā)的領(lǐng)域，西門子將其定義為Hybrid L-PBF Repair（簡(jiǎn)稱：HybridTech）。

它要求能夠?qū)⒘慵奈锢肀碚鳠o(wú)縫地轉(zhuǎn)為虛擬表征，再轉(zhuǎn)為物理表征，以便對(duì)正在惡化的零件進(jìn)行新的修復(fù)。

第一批葉片組已經(jīng)制造完成，這項(xiàng)技術(shù)未來(lái)將應(yīng)用于其他部件，甚至全新的部件設(shè)計(jì)也可以用它進(jìn)行升級(jí)。

西門子能源公司是快速成型制造的先驅(qū)，將3D打印技術(shù)用于快速成型、維修和制造，并按需提供備件。此外，西門子還通過(guò)子公司Materials Solutions - A Siemens Energy Business，為航空航天、汽車和其他高性能行業(yè)的客戶提供高端生產(chǎn)部件，以及培訓(xùn)和工程服務(wù)。


編譯自：3dprintingmedia