シーメンスは3Dプリントを使用してタービンセグメントの耐摩耗性メッシュ構造を作成

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-5-21 12:31 に最後に編集されました。

シーメンスは、積層造形技術の可能性に注目しています。積層造形は、優れた機械的特性、粉末原材料の微細構造、および制御および誘導が必要な微細構造の異方性を実現できます。シーメンスは、ブレードに加えて、独自のガスタービン設計を開発しており、エネルギー市場における 100 年を超える経験を活かして、新しい設計の可能性を顧客固有のソリューションに変換します。

2017 年、シーメンスはタービンセグメント用の耐摩耗性メッシュ構造を 3D プリントする特許を取得しました。次に、Antarctic Bear がレーザー金属 3D プリントがタービン部品の温度と耐摩耗性を向上させる仕組みを紹介します。

画像: シーメンスは、3D プリントによるタービン表面の耐摩耗メッシュ構造の特許を取得しました。ガスタービンエンジン業界の重要なトレンドは、生産効率の向上の追求です。より高い効率を達成するために、ガスタービンはますます高温で稼働しています。理想的には、回転するタービンブレードとタービン部品の間の隙間は十分に小さい必要があります。ガスタービンの非常に高い流体温度に対処するために、多くのタービン部品内の流体流路には、流体流路内の過酷な環境から下にある部品を保護するための熱遮断コーティング (TBC) が必要です。

画像: シーメンスは、タービン表面に耐摩耗性のあるメッシュ構造の特許取得済みコーティングを 3D プリントしています。コーティングは通常、極端な温度に耐え、摩耗や擦れに強いセラミック構造です。ウォータージェット加工法によって理想的な耐摩耗性表面プロファイルが生成されます。しかし、この方法は製造コストが高くなります。シーメンスは、必要な表面プロファイルを備えたタービン部品を 3D プリント技術で直接作成する方がコスト効率が高いことを発見しました。

シーメンスは、金属粉末またはセラミック強化金属粉末を層ごとにレーザー溶融することにより、耐摩耗性のあるメッシュ構造のタービン部品を製造します。メッシュ構造は複数のネットワークを含み、各ネットワークはタービン部品の表面に対して均一な高さのグループを有し、複数の互い違いのストランドの少なくとも 2 つのグループは異なる高さを有する。

画像：シーメンスは3Dプリントによるタービンセグメントの耐摩耗性メッシュ構造の特許を取得しました。市場調査によると、シーメンスがメッシュ構造を高温環境に適用したのはこれが初めてではありません。2008年には、シーメンスのフィンスポン工場の分散型発電サービス部門が3Dプリント技術を使い始めました。当時のコストと技術的制限により、3Dプリント技術は製品のプロトタイプの製造にのみ使用されていました。5年間の開発と経験の蓄積を経て、分散型発電サービス部門は2013年に3Dプリントの適用範囲をバーナーの修理にまで拡大しました。現在、これらのアプリケーションはフィンスポン工場の日常の生産プロセスに統合されています。

バーナーは極めて高温の環境で作動します。シーメンスのサービスエンジニアは、30,000 稼働時間後にバーナーを分解し、フィンスポン工場に送って修理します。ここで、エンジニアはバーナーの上部の一部を取り外し、ニアネットシェイプ 3D プリント技術を使用して、修理が必要な部分を直接印刷し、元の部品の上に再構築しました。約 20 時間後、古いバーナーは修理されました。その後、エンジニアは修理したバーナーをできるだけ早く元に戻し、ダウンタイムによる損失を最小限に抑えることができました。このようにして、シーメンスは元の設計に従ってバーナーを修理できるだけでなく、顧客の要件に応じて最新の最適化された設計に従ってバーナーを修理することもできます。

工業プロセスで生成される水素や合成ガスは、ガスタービンの燃料として使用できます。シーメンスフィンスポン工場では、これらのガスを使用して蒸気タービンを駆動したいと考えています。ただし、これらのガスは使用時にバーナーで均一に混合する必要があり、既存のバーナーではこの効果が得られないため、シーメンスはこれらのガスを使用できませんでした。最適化された設計の 3D プリントバーナーは、均一なガス混合の問題を解決し、シーメンスはこれらのガスの燃焼テストを実施できます。

画像: シーメンスが 3D プリントしたバーナー部品。以前は鋳造プロセスを使用して製造されていたバーナーは、複数の個別の部品が溶接されており、空気中に混入する水素はわずか数パーセントでした。選択的レーザー溶融 3D 印刷技術により、バーナーの設計最適化のためのスペースが広がります。最適化されたバーナーには、フレーム構造の外壁と内壁があります。この複雑な二重壁構造のコンポーネントは、最終的に金属 3D 印刷装置で 1 回で製造され、複数の個別の部品を溶接する必要はありません。フィンスポン工場でのテストでは、3Dプリントされたバーナーは従来のバーナーよりも大幅に高い60%の水素を均一に混合できることが示されました。

出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
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