Gespräche über additive Metallfertigung (AM) tendieren oft zum großen Ganzen. Aufgrund der Fortschritte in der Metall-AM-Technologie gibt es jetzt größere Möglichkeiten, Lieferketten neu zu denken, traditionelle Herstellungsprozesse zu stören und neu entdeckte Effizienzen bei der Teileleistung durch Design zu ermöglichen.
Wenn wir das Gesamtbild betrachten, verlieren wir manchmal die realen Erfolgsgeschichten aus den Augen, die Advanced Metal AM vorantreibt, insbesondere, wie Metal AM daran arbeitet, die Produktion von Kernteilen neu zu definieren.
Durch Die End-to-End-Lösung von Velo3D, haben wir unzählige Anwendungen gesehen, die die Herangehensweise von Teams an die Konstruktion und Fertigung wichtiger Komponenten ihres Betriebs verändert haben.
In diesem Artikel besprechen wir die Herausforderungen bei der Herstellung eines Kernteils, Mikroturbinen, und wie die fortschrittliche Metall-AM-Lösung von Velo3D besonders geeignet ist, um diese einzigartigen Herausforderungen zu meistern.
Was genau sind Mikroturbinen?
Mikroturbinen sind 25- bis 500-Kilowatt-Gasturbinen, die aus Kolbenmotor-Turboladern, Flugzeughilfstriebwerken oder kleinen Strahltriebwerken entwickelt wurden. Mikroturbinen können auch für die Kraft-Wärme-Kopplung und die dezentrale Erzeugung als Turbogeneratoren oder Turbogeneratoren oder zum Antrieb von Hybridelektrofahrzeugen verwendet werden. Für unsere Zwecke werden wir seine Anwendungen in der Luftfahrt als Hauptbeispiel verwenden.
Gasturbinen wandeln flüssigen Brennstoff und Luft in mechanische Energie um, die zum Antrieb des Kompressors sowie der Lüfterblätter (für Schub) oder des Generators (für Strom) verwendet wird. Während große Turbinen Tausende von Pfund wiegen und genug Energie erzeugen können, um Verkehrsflugzeuge in der Luft zu halten, werden Mikroturbinen typischerweise in kleineren Fahrzeugen wie unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs) verwendet.
Was macht die Herstellung von Mikroturbinen schwierig?
Mikrogasturbinen stellen eine einzigartige Fertigungsherausforderung dar, da sie aus Dutzenden von Unterkomponenten bestehen, die präzise zu einer komplexen internen Struktur zusammengeschweißt werden müssen. In der Vergangenheit erforderte die Herstellung einer Mikroturbine eine Kombination aus Gießen, fünfachsiger Bearbeitung, Löten und Schweißen, um ein fertiges Teil herzustellen. Die Koordination all dieser Bauphasen führt zu übermäßig langen Vorlaufzeiten und logistischen Herausforderungen.
Wo Advanced Metal AM die Mikroturbine revolutioniert
Da so viele verschiedene Herstellungsverfahren in die Produktion von Mikrogasturbinen einfließen, scheinen sie ein naheliegender Kandidat für die additive Metallfertigung zu sein.
Die Komplexität ihrer internen Struktur kann jedoch ihre eigenen Barrieren für konventionelle Metall-AM-Systeme darstellen.
Mikroturbinen weisen in der Regel komplexe Gitterstrukturen, hohe, dünne Wände, kleine Löcher und Dutzende von internen Kühlkanälen auf. All dies kann mit herkömmlichem Metall-AM schwierig herzustellen sein.
Glücklicherweise ist das fortschrittliche Metall-AM-System von Velo3D in einzigartiger Weise geeignet, um die Herausforderungen von Mikroturbinen anzugehen, indem es eine flexiblere Designfreiheit und Innovation freisetzt.
In der Designphase war Velo3D erfolgreich darin, Dutzende unterschiedlicher Teile zu einer einzigen Kernkomponentenstruktur zu konsolidieren.
Bei einem Projekt haben wir eng mit dem Team von zusammengearbeitet Sierra Turbines zu ihre neu denken Mk1 Mikroturbine. Durch die Konsolidierung von 61 separaten Teilen in einem einzigen Unicore-Design konnten die Ingenieure das Gewicht der Einheit um etwa die Hälfte reduzieren.
Normalerweise können Sie bei diesem Konsolidierungsgrad eine Verringerung der Qualität oder Effizienz erwarten, aber die resultierende Mikroturbine hatte eine 10-fache Leistungsdichte im Vergleich zu bestehenden Teilen, eine 40-fache Effizienz und eine Leistung von fast dem 20-fachen der Zeit zwischen Überholungen (TBO).
Velo3Ds Synergie von Flow™ Design-Software und Sapphire® Drucker halfen dabei, den erfolgreichen Druck des ehrgeizigen Unicore-Designs sicherzustellen. Bei herkömmlicher Metall-AM erfordert die Komplexität der internen Kanäle und hohen, dünnen Wände, dass der Druckprozess komplizierte Stützstrukturen enthält, um die gewünschten niedrigen Winkel des Designs zu erreichen. Das Entfernen dieser internen Stützstrukturen, falls überhaupt zugänglich, erfordert eine akribische Nachbearbeitung, die das Teil in vielen Fällen unbrauchbar machen kann.
Sapphire® Drucker können unter 45-Grad-Winkeln ohne Stützen drucken, was aktiviert ist Sierra Turbines hochwertige interne Kanäle zu produzieren und flow Pfade für Gas und Flüssigkeiten, die auf einem herkömmlichen Metall-AM-System ohne Stützen unmöglich gewesen wären.
Velo3D Sapphire® Drucker verwenden auch eine revolutionäre, proprietäre berührungslose Recoater-Klinge, die dazu beigetragen hat, dünne Wände und niedrige Winkel in einem so komplexen Aufbau ohne das Risiko von Kollisionen mit der Recoater-Klinge zu erzielen.
Durch die Kombination von Design und Druck in einem integrierten System kann Velo3D selbst die ehrgeizigsten Designs liefern, ohne die gewünschte Absicht oder Qualität zu beeinträchtigen.
Möchten Sie mehr über die fortschrittliche Metall-AM-Lösung von Velo3D erfahren? Kontaktieren Sie noch heute einen unserer Experten um zu sehen, wie wir die Fertigung revolutionieren.
