シェルとGEアディティブが協力し、複雑な構造を持つ酸素水素マイクロミキサーを3Dプリント

2022年11月18日、Antarctic Bearは、Formnext 2022で、Shell International BVとGE Additiveが共同設計したエンジニアリングプロジェクトの結果である、付加製造された酸素水素マイクロミキサーを発表したことを知りました。複雑で機能しないデモンストレーター部品は、オランダのエネルギー移行キャンパスアムステルダム (ETCA) にあるシェルの 3D 印刷 CoE およびワークショップに設置された GE Additive Concept Laser M Line システムでニッケル合金 718で印刷されました。

シェルは長年にわたり、この地域に3Dプリント施設を維持しており、積層造形法を用いて機能部品の試作や印刷を行ってきました。独自の印刷機能を持つことで、シェルの研究開発部門は、市場では入手できない新しい部品を自由に作成し、エネルギー転換をサポートする新しい技術的課題を解決できるようになります。

Shell Additive Technology の専門家 Joost Kroon 氏は次のように説明しています。「M ラインプリンターの機能をテストするために、GE Additive チームと協力し、従来の方法では製造が難しいチャネルを含む大型で複雑な部品を、積層技術で再現することに合意しました。酸素水素マイクロミキサーの研究は、エネルギー転換で積極的な役割を果たすという当社の戦略にぴったりです。」

自然の幾何学からインスピレーションを得る<br /> ミュンヘンの GE Additive の AddWorks チームの主任設計エンジニアである Sonali Sonawane Thakker 氏は、Formnext で発表された最終デザインの調査、設計、反復作業を担当しました。彼女の仕事は、水素と圧縮酸素の通路を備えた大きく複雑な部品を設計することでした。 Sonawane Thakker 氏は、付加製造技術によって得られる設計の自由度を活用して、部品の構造と形状を再考することができました。

「既存のマイクロミキサー（別名、酸水素バーナー）は、通常円筒形をしており、これは従来製造されていたタンク、パイプ、ノズルの複雑なレイアウトに対応するためです。複雑さを増すために、私たちは大きな円錐形デザインを選択し、通常の平面構造ではなく、平面構造から ISO グリッドの湾曲構造に移行して、全体的な強度を高めました。」

△GEアディティブシェルマイクロミキサー

ソナワネ・タッカーは、自然界の幾何学と対称性、特に花や花びらに再現されたフィボナッチ数列からインスピレーションを得ています。「花粉粒が花の頭の中で形成される様子からインスピレーションを得て、330個以上のノズルを湾曲した壁と花びらの形を反映した円錐形を持つ円形パターンに統合しました」と彼女は付け加えた。

ビルドと後処理<br /> Shell チームと GE Additive チームによる実現可能性分析と反復を経て、再設計された部品の設計と寸法が確定しました。次の印刷パラメータを使用して、ニッケル合金 718 が造形材料として選択されました。

部品サイズ:
●高さ:約296mm ●直径:484mm ●その他:X約429mm Y約490mm

M ラインの部品の組み立て準備と印刷は、シェルの 3D プリンティングセンターオブエクセレンスとワークショップのチームリーダー Lisa Kieft-Lenders 氏と技術者 Dennis Boon 氏によって監督されました。

「私たちはこのプロジェクトに最初から関わっていました」とキーフト・レンダース氏は語ります。「これはこれまで M ラインで製造された部品の中で最大かつ最も複雑な部品の 1 つであるため、ミュンヘンの GE アディティブチームと緊密に連絡を取り合い、アムステルダムの現地のフィールドサービスエンジニアから現地サポートを受けました。最初にいくつかの調整を行った後、9 日以内に印刷ジョブはスムーズに実行されました。」

後処理もシェル工場で行われましたが、設計段階でソナワン・タッカー氏が取り入れた除塵穴によって作業が容易になりました。この部品は 11 月初旬に完成し、Formnext の GE Additive ブースに納品されました。イベント終了後、マイクロミキサーは返却され、シェルのECTAで展示される予定です。

GE Additive の EMEA における AddWorks 責任者、Rob Dean 氏は次のように述べています。「私たちはMラインの性能に非常に自信を持っていたので、あらゆる機会を利用してその限界を自らの手でテストしました。このプロジェクトにおけるコラボレーションと問題解決の力を過小評価することはできません。このプロジェクトには積層造形技術の最高の頭脳が結集し、最終結果は見た目が美しいだけでなく、サイズ、複雑さ、パフォーマンスの面でも印象的です。」

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