Nel luglio di quest’anno, Velo3D aveva qualificato una nuova lega a base di nichel, Hastelloy X, grazie alla sua idoneità nella produzione additiva di componenti per la generazione di energia come le turbine a gas, utilizzando la piattaforma AM dell’azienda in metallo zaffiro. Questo annuncio era seguito in tempi relativamente brevi grazie all’ottenimento del più grande ordine della società, del valore di $ 20 milioni , e alla raccolta di $ 40 milioni di finanziamenti che hanno aumentato l’investimento totale della società a $ 150 milioni fino ad oggi .
Le turbine a gas industriali sono un’applicazione prioritaria per Velo3D e offrire materiali ottimizzati per applicazioni di generazione di energia è fondamentale per promuovere l’adozione su vasta scala tra i suoi clienti. Dopo l’approvazione di Hastelloy, la società è passata rapidamente a collaborare con Sierra Turbines e nTopology, fornitore di soluzioni di progettazione generativa, per testare il materiale nella stampa 3D al 95% di un unicore di un motore microturbina da 20 kilowatt . Il materiale è ottimizzato per avere un’elevata resistenza all’ossidazione o al cracking da corrosione, risultando in microturbine più performanti che richiedono una minore manutenzione.
I risultati del nucleo Aurelius Mk1 prodotto in modo additivo portano davvero a casa i vantaggi dell’utilizzo dell’AM rispetto al tradizionale approccio di produzione. Il numero di componenti è stato ridotto da 61 componenti separati a uno. Questo da solo elimina la necessità di procurarsi e trasportare varie materie prime per produrre singole parti utilizzando processi diversi, nonché la necessità di assemblaggio, ovviamente, che coinvolge giunti, guarnizioni, elementi di fissaggio di materiali diversi. Riduce anche i requisiti di post-elaborazione. La riduzione dei giunti e la capacità di progettare con tolleranze più strette prevengono inoltre la possibilità di perdite, migliorando l’efficienza del motore.
AM ha anche consentito ai progettisti di costruire circuiti interni di olio e carburante, oltre a ripensare lo spray del carburante e la forma della fiamma nella camera di combustione. Utilizzando la piattaforma di progettazione generativa nTop, Sierra Turbines ha modellato una geometria reticolare specifica per atomizzare il carburante e un iniettore di carburante a 360 gradi per distribuire equamente il carburante attorno alla circonferenza del combustore. Ridisegnando da zero, i progettisti sono stati anche in grado di rendere la turbina più efficiente in termini di massa (riducendo il peso del 50%), ottenendo un rapporto spinta / peso previsto (aumento di 10 volte della densità di potenza) significativamente più alto rispetto allo stato attuale. -art turbine di potenza simile. Per quanto riguarda la capacità di far progredire la progettazione utilizzando AM, Roger Smith, CEO di Sierra Turbines, ha dichiarato:
Il mio team di progettazione è libero dai vincoli della produzione tradizionale e persino dalle tecnologie AM in metallo esistenti, in modo che possano concentrarsi esclusivamente sulla definizione della geometria necessaria per massimizzare le prestazioni e la differenziazione.
Ciò è stato consentito in non piccola parte dalla piattaforma Velo3D Sapphire, con stampa 3D in metallo senza supporto e il nuovo materiale Hastalloy specializzato. Il case study di nTopology osserva,
Questo alto livello di integrazione, tuttavia, non sarebbe stato possibile utilizzando macchine diverse dalla stampante 3D in metallo VELO3D Sapphire. La lama di ricopertura senza contatto utilizzata nella macchina VELO3D consente la stampa senza supporto di sporgenze fino a 30 gradi, che in termini di libertà di produzione additiva è l’equivalente della caduta del muro di Berlino.
Complessivamente, ognuno dei vantaggi AM contribuisce ad aumentare il tempo operativo di Aurelius Mk1, con il tempo prima della revisione (TBO) 40 volte maggiore rispetto alle turbine comparabili esistenti e riducendo i costi operativi. Non è un’impresa da poco, i piccoli motori a turbina hanno una media di 40-50 ore tra una revisione e l’altra e l’Aurelius avrà una media di oltre 1000 ore, paragonabile a quella degli aerei commerciali. Fornisce una notevole dimostrazione della differenza che l’AM può fare nelle applicazioni di generazione di energia industriale e dei risultati nel riunire fornitori di soluzioni hardware e software AM specializzati per sviluppare un prodotto rivoluzionario.
L’Aurelius Mk1 completerà lo sviluppo a breve, con alcuni motori in funzione entro la fine di quest’anno, e la commercializzazione inizierà con i produttori di UAV, con i quali la società ha già firmato accordi. L’azienda intende promuovere l’ottimizzazione e il miglioramento della microturbina Aurelius Mk1, affermando
Una volta che il combustore è stato accuratamente testato e valutato, intende perseguire ulteriori miglioramenti delle prestazioni. Ha anche in programma di lavorare sui componenti rotanti della microturbina, una mossa non ortodossa che molti esperti aerospaziali concorderebbero è oltre il limite. Anche in questo caso Roger Smith, CEO di Sierra Turbines, è determinato. “VELO3D crede che si possa utilizzare l’additivo per la produzione su vasta scala, e anch’io”, afferma. “Per lo sviluppo futuro delle turbine a gas, miriamo a sfruttare la potenza della produzione additiva per integrare funzionalità come un recuperatore che aumenta l’efficienza, sensori stampati e geometrie di isolamento e raffreddamento più innovative.
