BAMは3Dプリントされた高温合金ガスタービンブレードの研究を継続

2024年3月24日、アンタークティックベアは、連邦材料試験研究所（BAM）がヴェルナー・フォン・シーメンス産業科学センター（WvSC）で高効率ガスタービン研究プロジェクトを2年間継続することを知りました。ベルリン州と欧州連合の資金提供を受けたこのプロジェクトは、ガスタービンブレードのメンテナンス、修理、開発プロセスを最適化し、持続可能な積層造形ソリューションを開発することを目的としています。

ガスタービンはエネルギー生産において重要な役割を果たします。同じ量のエネルギーを生産するのに必要な燃料が少なくなれば、温室効果ガスの排出量も削減されるため、効率性と持続可能性は重要です。腐食や過酷な動作条件によるタービンブレードの摩耗などの現在の課題には、革新的なソリューションが必要です。これらのプロジェクトは、最先端の付加製造プロセスとデジタルソリューションを活用して、ガスタービン製造における生産性と性能を向上させ、材料の再利用性を高め、これまで未開発だった潜在能力を引き出すことを目的としています。
人間とコンピュータの相互作用と人工知能
MRO 2.0 プロジェクトは、ガスタービンブレードの修理プロセスの最適化に重点を置いています。チームは、高効率ガスタービンのアップグレードのために、自動化されデジタル化された改修プロセスチェーンを開発しています。目標は、タービンブレードの修理プロセスを自動化し、デジタル化することです。プロジェクトのフェーズ I では、タービンブレードの状態と付加的な修復プロセスを評価するためのデモンストレーターとシステムが開発されましたが、プロジェクトのフェーズ II では、調査結果を展開に移すことに重点が置かれています。技術的な問題に加えて、新しい作業プロセスや手順の受け入れなど、職業心理学の側面も検討されます。
このプロジェクトでは、BAM チームは、残留壁厚を判定し、表面近くの損傷を評価するための新しいテスト方法に重点を置きました。使用済みのタービンブレードの状態を正確に分析し、適切な修理手順を開始することができます。付加製造技術は修理に使用され、BAM は、操作中に除去された材料を交換するなど、追加の材料をターゲットを絞って適用するアーク付加製造などの適切なプロセスを開発、評価、認定しています。
科学者たちはプロセス全体のデジタルツインも開発しています。人工知能アルゴリズムの助けを借りて、使用中のタービンブレードの動作条件と動作に関するデータを継続的に分析します。これにより、コンポーネントの残りの耐用年数を予測し、積極的にメンテナンス対策を計画し、ダウンタイムを最小限に抑えることができます。
このプロジェクトには、シーメンス・エナジー、いくつかのフラウンホーファー研究所、ベルリン工科大学など10のパートナーが参加している。
高温用途向けの持続可能な付加製造
HTA 2.0 プロジェクトでは、大型ガスタービンの高温部品向けの持続可能な積層造形プロセスとコンポーネントを開発しています。これは、粉末床レーザービーム溶融法を使用して複雑な高温合金部品を機械加工し、効果的なプロセス監視技術を開発した最初の資金提供期間の成功した成果に基づいています。これにより、将来的にはプロセス中にコンポーネントの欠陥を検出できるようになります。

現在のプロジェクトでは、より高速で効率的なプロセスに重点が置かれています。ガスタービンの高動作温度領域向けに、より経済的で環境に優しいコンポーネントソリューションを実現するために、持続可能な製品開発の観点から積層造形プロセスが評価されています。たとえば、積層造形部品のさまざまな後処理方法が研究され、現在でも必要な手作業で時間のかかる処理手順を可能な限り自動化しています。
センターの研究は、添加剤プロセスにおける原材料の再利用性の向上と材料の無駄の削減に重点を置いています。この目的のために、欠陥のある建設プロセスや支持構造からの廃棄物から使用済み粉末や固められた固形物を回収するためのリサイクル戦略が開発され、テストされています。このようにして、高い材料コストと環境汚染を削減することができます。全体的なライフサイクル分析により、経済的および生態学的影響を評価します。
このプロジェクトには、研究機関、大企業、中小企業数社からなる 11 社のパートナーが参加しています。 BAMは、包括的な材料特性評価、積層造形プロセス、プロセス監視とコンポーネント検査、高温での材料挙動の決定に関する専門知識を提供しています。

BAMは3Dプリントされた高温合金ガスタービンブレードの研究を継続

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