西门子3D打印涡轮耐磨损的环节面网状结构获批新专利

西门子看见了增材生产技术的潜力：增材生产可以构建优良的机械性能，粉末状原材料细晶的组织，在微观结构上各向异性必须掌控和引领。除了叶片，西门子正在研发独有的燃气轮机设计，凭借在能源市场100年以上的经验，西门子将新的设计可能性转化成为客户的明确解决方案。2017年，西门子通过3D打印机涡轮耐磨损的环节面网状结构的专利获批，本期，小编成与大家一起来领略激光金属3D打印机如何协助涡轮部件提升耐温和耐磨性能。图片：西门子通过3D打印机涡轮耐磨损的环节面网状结构的专利燃气涡轮发动机工业中，一个明显的趋势是执着更高的生产效率。

为了构建更高的效率，燃气涡轮机运营在更加低的工作温度环境下。理想情况下，转动的涡轮叶片和涡轮部件之间的间隙要充足小，为了应付燃气轮机十分低的通流温度，许多涡轮组件内的流体流动路径必须热障涂层（TBCs）以维护底层组件在流体流动路径中险恶环境下的长时间运营。图片：西门子通过3D打印机涡轮耐磨损的环节面网状结构的专利涂层一般来说是陶瓷结构，可以忍受极端的温度并且磨损或耐热弹片。

通过水射流加工方法，产生理想的耐用表面轮廓。然而，这种方法的生产成本是便宜的。西门子找到必要通过3D打印机技术创立所需的表面轮廓的涡轮机组件极具成本效益。

通过激光一层一层融化金属粉末或陶瓷强化金属粉末，西门子生产出有耐用的网状结构的涡轮组件。这种网状结构还包括多个网络，每组网络有一组的高度相对于涡轮部件的表面完全一致，多个交叠绞线中的最少两组有所不同的高度。图片：西门子通过3D打印机涡轮耐磨损的环节面网状结构的专利据理解，西门子将网格结构应用于高温环境并不是第一次，早在2008年西门子Finspong工厂的分布式发电服务部门就已开始用于3D打印机技术，仅限于当时成本与技术的容许，3D打印机技术仅有被用作生产产品原型,在经过5年的发展和经验累积之后，2013年分布式发电服务部门一并3D打印机的应用于扩展至燃烧器的修缮中，如今这些应用于早已带入到Finspong工厂的日常生产工艺中。

燃烧器工作在一个极端高温的环境下，西门子的服务工程师不会在燃烧器工作3万小时之后将其拆毁，然后送往Finspong工厂展开修缮。在这里，工程师将燃烧器顶部去杀掉一部分，然后通过将近净形3D打印机技术必要将必须修缮和修复的部分打印机在原先的零部件上，约20小时之后，原有的燃烧器就修缮已完成了，随后工程师就可以尽早将修缮好的燃烧器加装回来，尽量减少因停机带给的损失。通过这种方式，西门子不仅可以对燃烧器按照原先设计展开修缮，还可以根据客户拒绝按照近期优化的设计方案对燃烧器展开修缮。工业流程中产生的氢气或合成气是潜在的燃气轮机燃料，西门子Finspong工厂期望需要利用这些气体为汽轮机获取动力，但是由于在用于时这些气体必须通过燃烧器展开均匀分布混合，而现有的燃烧器无法超过这样的效果，所以西门子仍然无法将这些气体加以利用，而经过设计优化的3D打印机燃烧器解决问题了气体均匀分布混合的问题，让西门子以求对这些气体展开自燃测试。

图片：西门子3D打印机的燃烧器部件以往通过铸工艺生产的燃烧器由几个合并的部件焊而出，通过这种燃烧器仅有可在空气中混进几个百分点的氢气。选择性激光熔融3D打印机技术则为燃烧器的设计优化获取了更加辽阔的空间，经过优化后的燃烧器享有一个外壁和一个框架结构的内壁,这个简单的双壁结构零部件最后通过金属3D打印机设备重复使用已完成生产，不必须将几个分开的部件焊在一起。

Finspong工厂的测试表明，3D打印机燃烧器可以均匀分布混进60%的氢气，明显低于传统燃烧器。

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