发电厂如何从3D打印零件中受益?请戳开一睹究竟

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3D虎 2017-01-09 13:33:05 972
微导读:

发电厂燃气涡轮机部件的3D打印为以前不可能的设计打开了生产大门。近四十年来,西门子的瑞典芬斯庞工厂制造了燃气轮机,这座工厂位于挪威老工业港城市Norrk?ping以西半个小时左右的一个岩石露头处……

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  发电厂燃气涡轮机部件的3D打印为以前不可能的设计打开了生产大门。近四十年来,西门子的瑞典芬斯庞工厂制造了燃气轮机,这座工厂位于挪威老工业港城市Norrk?ping以西半个小时左右的一个岩石露头处。选择该场地是因为花岗岩露头的平顶为生产重型工业设备提供了理想的基础。


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  在这里生产的最重的模型,重290吨,产生高达54兆瓦的电力,足够用于大型工业设施。


  在工厂巡视期间,可以看到装配工人打开SGT 800涡轮机的盖子以安装驱动其涡轮机叶片的30个燃气燃烧器。灰色的亚光灰色燃烧器存储在支架上,准备安装。但是,尽管它们的设计复杂,但它们几乎没有可见的焊缝。


  原因是西门子在使用增材制造工艺。这种技术被称为添加剂制造,也称为3D打印,是燃气轮机生产以及许多其他行业的真正革命。


  该技术使得零件可以在按下按钮时生产,设计只需点击几下鼠标即可更改。此外,以前不可能的设计现在可以成为现实,例如缠绕的中空部件,或具有蜂窝填充物的无缝双壁结构。


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  在新的涡轮机中,焊接的燃烧器头将很快被打印出来。西门子Finspong的增材制造专家团队的负责人Andreas Graichen说:“3D打印机很快就会生产出这些燃烧器的上半部分。”


  氢


  一个名为Graichen的焊接工程师自20多年前来到Finspong,但在他的职业生涯中从来没有经历过像过去几个月和几年一样的革命性变革。


  在Graichen的办公室旁边是一个车间,几个激光机将金属粉末逐层打印成新的燃烧器。由于3D制造,该物体具有由间隙标示的外壁,以及由用于测试替代燃料(主要是氢气或合成气)的框架状结构表征的内部区域。此前,这些气体通常在工业过程中作为废产物产生。虽然工厂操作人员希望使用它们,但是它们不能这样做,因为气体必须由燃烧器均匀混合。


  然而,现在,由于框架状结构成为可能,这些结构使新燃烧器能够为天然气增加60%的氢气,这是一个革命性的壮举。这在以前只有百分之几的可能性,因为旧的重工业方法,如铸造和焊接不能产生更高混合物所需的结构。


  零件的“新生”


  由于其灵活性,3D打印正在扩展到越来越多的领域。


  当Finspong的分布式发电服务部门的技术总监Vladimir Navrotsky在2008年开始进行增材制造实验时,该技术仍然非常昂贵,只能用于创建测试原型。但Navrotsky想使用该技术恢复磨损的零件,最终生产整个组件。


  这两个目标现目前已实现并整合到Finspong工厂的生产过程中。客户可以要求将最新设计印刷到燃烧器头上,其结果是效率的显着提高。


  Navrotsky的团队自2013年以来一直在重新制造使用过的燃烧头。服务技术人员在燃烧头运行大约30,000小时后将其从燃气轮机上拆下,然后送到西门子的Finspong工厂。


  在那里,技术人员移除磨损的燃烧器头的上部两厘米,并且简单地将该层重新印刷到部件上。在不到20小时的时间内就可以3D打印完成,旧的燃烧器与新的一样好,可以重新安装。技术人员立即用已经再生的其他零件替换旧燃烧器。


  “除了现场翻新的优点之外,再制造部件通常使得工厂操作者能够实现更高的能量产出。那是因为效率可以提高高达百分之一,”Navrotsky说。


  另一个改进是使用新材料用于印刷工艺。事实上,粉末制造商现在可以提供几乎任何可想象的材料组成,包括能够在燃烧器尖端承受1500摄氏度温度的高度耐用的镍基材料。


  云备用


  根据Graichen称,增材制造打开了一条完全数字化价值链的大门。


  虽然许多制造步骤已经是数字的,但它们形成孤立的“数字岛”。所需要的是这些“岛屿”的自动链接,以创建一个完全数字的价值链。


  一旦在几个传统车间成功实施了数字生产控制过程,就可以在接近客户的地区进行生产。


  客户和制造商之间的距离将不再是未来完全数字化生产链中的障碍。这是因为成品部件的装运可以由数据的传输替换,这可以快速和安全地发送到甚至地球上的最远点。


  “但是,如果没有这样的数据,会发生什么?例如,在几十年的设施中,既没有备件也没有数字设计数据?为了生成该数据,可以对原始部分进行类似于由医院CAT扫描仪创建的3D X射线扫描的数据。然后,所得到的数据集将用于使用添加剂制造来控制新部件的生产。这将使服务部门的全新商业模式成为可能,”Graichen说。


  “数字几何制造数据可能比硬件更有价值,”他说。“金属部件的打印将变得像在纸上打印一样普遍。”


延伸阅读:《Google专家预测未来十年内3D打印服装领域将得到巨大发展


(来源:3D虎) 关键词: 3D打印零件 3D打印 3D打印技术
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