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西门子能源开发HybridTech解决方案,可修复汽轮机叶片

www.cechina.cn2021.02.08阅读 15829

  西门子能源公司的增材制造和维修专家开发了HybridTech解决方案,使用激光粉末床熔融(L-PBF)对涡轮叶片进行维修和升级。 
  现有金属零件的修复一般都使用DED等激光熔覆工艺(送粉/送丝),而要想将金属粉体床熔融工艺用于金属零件的修复则要复杂得多。
  西门子能源公司却成功突破了这一技术限制,在现有部件上应用激光粉末床熔融(L-PBF)金属打印,制造出具有高分辨率内通道的结构。
  据悉,一台SGT5-4000F燃气轮机的单个涡轮叶片,转化为旋转能量的功率相当于10辆保时捷911。由于燃气轮机在运行过程中的高温和高速度,叶片尖端会出现烧损,最终导致形成间隙以及整个涡轮机性能的明显下降。这个过程会导致恶性循环:随着间隙形成的加大,叶片材料的温度会因为热气的溢出而升高,进而导致材料损耗更快,进一步加大叶片尖端和环段之间的间隙。
  在高温下运行的叶片损伤各不相同,使用激光粉末床熔融3D打印来修复的挑战性更大。西门子开发了一种新的CAD-CAM链,它可以自动调整要打印的叶片尖端形状,使其与每个叶片完美匹配。通过结合3D扫描技术和西门子能源团队开发的算法,建立了一个可以参数化变形几何形状的数字化修复链。此外,团队还必须为L-PBF工艺开发一种极度抗氧化的叶片材料。

  将激光粉末床熔融3D打印工艺用于现有部件的修复,仍然是一个未被开发的领域,西门子将其定义为Hybrid L-PBF Repair(简称:HybridTech)。
  它要求能够将零件的物理表征无缝地转为虚拟表征,再转为物理表征,以便对正在恶化的零件进行新的修复。 
  第一批叶片组已经制造完成,这项技术未来将应用于其他部件,甚至全新的部件设计也可以用它进行升级。
  西门子能源公司是快速成型制造的先驱,将3D打印技术用于快速成型、维修和制造,并按需提供备件。此外,西门子还通过子公司Materials Solutions - A Siemens Energy Business,为航空航天、汽车和其他高性能行业的客户提供高端生产部件,以及培训和工程服务。