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日前，德國制造和電子公司西門子剛剛宣布成功地完成了對其新的3D打印燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片的發(fā)動機(jī)測試，測試速度為13000轉(zhuǎn)/分，溫度則超過了1250攝氏度。西門子成功完成對完全采用增材制造（也稱“3D打印”）技術(shù)生產(chǎn)的燃?xì)廨啓C(jī)葉片的首次滿負(fù)荷核心機(jī)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的重大突破，這可能是工業(yè)增材制造業(yè)的一個重要里程碑。

西門子在發(fā)動機(jī)滿負(fù)荷狀態(tài)下成功驗(yàn)證了多個采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的增材制造渦輪機(jī)葉片。這意味著該葉片的測試轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘13,000轉(zhuǎn)，測試溫度超過攝氏1,250度。此外，西門子還測試了利用增材制造技術(shù)制造的經(jīng)全面改良內(nèi)部冷卻結(jié)構(gòu)的新葉片。

據(jù)了解，新3D打印葉片采用了一個創(chuàng)新性的、用先進(jìn)的CAD軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)部冷卻結(jié)構(gòu)，由Materials Solutions公司制造。Materials Solutions是一家英國增材制造公司，于2016年8月被西門子收購，它位于英國伍斯特地區(qū)，專門生產(chǎn)透平機(jī)械高溫應(yīng)用的高性能部件。對透平機(jī)械設(shè)備來說，精度、表面光潔度和材料質(zhì)量對確保部件的運(yùn)行性能至關(guān)重要。上述試驗(yàn)在位于英國林肯的西門子工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)廠的測試裝置上進(jìn)行。

在18個月的時間內(nèi)，西門子工程師和Materials Solutions的增材制造專家完成了整個開發(fā)過程，從葉片設(shè)計(jì)和AM（增材制造）材料開發(fā)到新的模擬技術(shù)的開發(fā)和質(zhì)量控制的執(zhí)行。

這些葉片安裝在13兆瓦（MW）的西門子SGT-400工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)上。該增材制造輪機(jī)葉片利用多晶鎳超合金粉末制造，能夠耐受高壓、高溫和燃?xì)廨啓C(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力。在滿負(fù)荷核心機(jī)試驗(yàn)中，這些燃?xì)廨啓C(jī)葉片運(yùn)行速度超過1,600公里/小時，受力高達(dá)11噸（相當(dāng)于倫敦一輛滿載公交車的重量）。這些葉片被攝氏1,250度的氣體包圍，然后利用超過攝氏400度的空氣冷卻。在林肯工廠測試的先進(jìn)葉片設(shè)計(jì)改進(jìn)了冷卻性能，可以提高西門子燃?xì)廨啓C(jī)的總體效率。

除了能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的內(nèi)部冷卻系統(tǒng)外，增材制造技術(shù)也縮短了每個葉片的生產(chǎn)時間。該技術(shù)將原型開發(fā)的前置時間減少了90％，由于這樣的效率和測試的成功，西門子打算繼續(xù)使用Materials Solutions的3D打印設(shè)施和專業(yè)知識來改進(jìn)其渦輪機(jī)系統(tǒng)。

▼視頻：西門子3D打印

西門子在材料科學(xué)、自動化、制造等關(guān)鍵領(lǐng)域擁有廣博的知識和工藝專長，因此西門子在塑造3D打印行業(yè)的未來方面擁有巨大優(yōu)勢。下一步將是成功完成高級葉片設(shè)計(jì)測試，以充分挖掘增材制造的潛力。西門子正在研發(fā)僅能借助增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)，擴(kuò)大增材制造輪機(jī)設(shè)備的批量生產(chǎn)。立足西門子在能源市場逾百年的經(jīng)驗(yàn)，西門子有能力將新設(shè)計(jì)可能性轉(zhuǎn)化為面向客戶的具體解決方案。

來源：國際金屬在線（ID：jianyanzaixian）