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西門子在3D打印燃氣輪機葉片領(lǐng)域取得突破性成就。專家團隊已完成對*采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的燃氣輪機葉片的首次滿負荷測試。

測試在英國林肯市的西門子工業(yè)型燃氣輪機測試中心中進行。來自林肯、柏林和瑞典芬斯蓬的西門子工程師與材料解決方案部門的專家一起，歷時數(shù)月對燃氣輪機葉片及其生產(chǎn)過程進行了優(yōu)化。在短短18個月的時間里，從單個零件的設(shè)計，到材料開發(fā)，再到提出質(zhì)量控制新方法及進行部件使用壽命模擬，這個國際化的項目團隊已成功完成了對整個工藝鏈的構(gòu)建。此外，西門子還對采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的、改良過內(nèi)部冷卻結(jié)構(gòu)的葉片進行了測試。

西門子成功完成對采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的燃氣輪機葉片的首次滿負荷發(fā)動機測試。

1000英里/小時與11噸

“增材制造技術(shù)在發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用挑戰(zhàn)性。此次測試的成功標志著該技術(shù)在發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用取得了重大突破。”西門子發(fā)電與天然氣集團*執(zhí)行官Willi Meixner表示，“增材制造技術(shù)是我們數(shù)字化戰(zhàn)略的重要支柱之一。測試的成功離不開由林肯、柏林和瑞典芬斯蓬的西門子工程師與材料解決方案部門的專家組成的國際項目團隊的辛勤努力。”

3D打印而成的輪機葉片被安裝在了功率為13兆瓦的SGT-400型工業(yè)型燃氣輪機內(nèi)。該葉片由耐高溫的多晶鎳超合金粉末制造而成，能夠耐受高壓、高溫和燃氣輪機運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力。

由于燃氣輪機內(nèi)部充斥著高溫、高壓和超高離心力，輪機葉片必須能夠耐受極端條件：燃機滿負荷運行時，葉片轉(zhuǎn)速可達1600公里/小時（相當于波音737飛行速度的兩倍），受力高達11噸（約為倫敦一輛滿載雙層公交車的重量），并被1250攝氏度的氣體所包圍。

3D打印掀起燃氣輪機葉片生產(chǎn)領(lǐng)域的革命

目前，燃氣輪機葉片的生產(chǎn)工藝只有鑄造和鍛造兩種。在鑄造葉片前，必須先根據(jù)每個葉片制作出復(fù)雜的模具。這個過程非常復(fù)雜、耗時費力且成本不菲。增材制造技術(shù)改變了這種現(xiàn)狀。它首先使用激光束照射薄薄的金屬粉末層，使之受熱熔融，然后移走激光束，等待金屬冷卻成型。逐層重復(fù)此過程，直至3D打印出葉片模型。借助增材制造技術(shù)，團隊將燃機葉片從設(shè)計到生產(chǎn)的時間從兩年縮短到了兩個月。

“增材制造技術(shù)令人振奮，它正在改變我們的制造方式。利用這項技術(shù)，原型研發(fā)周期可縮短90%。”Meixner表示，“西門子是增材制造領(lǐng)域的先鋒。我們正在加快研發(fā)效率更高且可用性更強的新型燃氣輪機，使客戶更快享受到技術(shù)進步的成果。同時，靈活的生產(chǎn)方式讓我們能夠為客戶進行精準的個性化開發(fā)，并根據(jù)需求交付單獨備件。”