SIEMENS ENERGY UTILIZZA L-PBF PER RIPARARE LE PALE DELLE TURBINE CON LA NUOVA TECNOLOGIA MRO DI STAMPA 3D
La società di tecnologia energetica Siemens Energy ha sviluppato una nuova catena di riparazione digitale per stampare in 3D nuove funzionalità su pale di turbine a gas prodotte in modo convenzionale.
È interessante notare che la catena completamente automatizzata utilizza un processo di fusione del letto di polvere laser appositamente sviluppato – HybridTech – piuttosto che la tecnologia di stampa 3D basata su DED, che di solito è il punto di riferimento per le applicazioni MRO. Oltre alla semplice riparazione delle pale della turbina, la catena ha lo scopo di fornire aggiornamenti, in particolare implementando intricati canali di raffreddamento nelle punte delle pale per alleviare il rischio di crepe e difetti.
Secondo quanto riferito, la potenza di una decina di Porsche 911 è quella che ogni pala di un tipico motore a turbina a gas Siemens è responsabile della conversione in energia rotazionale. Come potete immaginare, le elevate velocità del gas unite alle già elevate temperature di esercizio di un tale motore possono provocare un significativo degrado delle pale indotto dal calore.
Un fenomeno noto come burn-off può portare alla perdita di materiale alle estremità delle punte delle pale, aumentando lo spazio tra la lama e il segmento dell’anello esterno. In base alla progettazione, questo spazio dovrebbe essere il più stretto possibile, quindi qualsiasi perdita di materiale tende a causare un drastico calo dell’efficienza energetica dell’intero motore a turbina.
Anche il burn-off è un problema ciclico, poiché la formazione di spazi più ampi spesso si traduce in un aumento della temperatura della pala a causa dell’abbondanza di trabocco di gas caldo. Ciò a sua volta si traduce in un tasso più rapido di perdita di materiale, aumentando ulteriormente la distanza del divario.
La nuova catena di riparazione HybridTech di Siemens Energy sfrutta la fusione del letto di polvere laser per stampare in 3D strutture complesse ad alta risoluzione con canali di raffreddamento interni direttamente sulle punte delle lame danneggiate. L’alta risoluzione è particolarmente importante qui poiché le punte delle pale delle turbine tendono ad avere aree di sezione trasversale molto limitate.
La catena CAD-CAM completamente automatizzata è concepita per funzionare con una varietà di diversi tipi di lame, poiché molte delle parti probabilmente differiranno nei loro disegni geometrici, per non parlare dei vari livelli di danno alla punta.
Funziona elaborando prima una scansione 3D a luce blu della punta della pala, che consente agli algoritmi HybridTech di trasformarsi e adattare la costruzione alla forma di ogni singola pala della turbina. Quindi, annidati direttamente nel letto di polvere, i componenti danneggiati vengono coperti e stampati direttamente sopra, consentendo la stampa 3D su lame originariamente microfuse.
Sebbene l’estensione dell’applicazione della tecnologia sia ancora in gran parte inesplorata, l’azienda ha già prodotto il primo set di blade ibride con strutture di raffreddamento integrate. Siemens Energy sta attualmente convertendo la sua procedura di riparazione standard esistente a quella nuova e ha dichiarato che HybridTech verrà applicato ad altri componenti fabbricati convenzionalmente nel prossimo futuro.
Siemens ha già una storia di adozione della tecnologia di stampa 3D, quindi i progressi nella riparazione dei componenti critici non dovrebbero sorprendere. L’azienda ha recentemente aperto il suo Advance Manufacturing Transformation Center (AMTC) nella parte occidentale di Singapore a Tuas. Considerato un centro di competenza primo nel suo genere, l’800 mq. AMTC comprende tre elementi; un Digital Enterprise Experience Center (DEX), Additive Manufacturing Experience Center (AMEC) e Rental Labs.
Verso la fine dello scorso anno, l’azienda ha anche aperto una struttura di prova per pilotare una linea di produzione in serie di produzione additiva come parte del progetto IDEA (Industrialization of Digital Engineering and Additive Manufacturing). Il lavoro è destinato in ultima analisi a migliorare le capacità di produzione in serie del laser PBF, aumentando la produttività della tecnologia e riducendo i tempi di sviluppo e di produzione del 50%.
