Les conversations autour de la fabrication additive métallique (FA) tournent souvent vers une vue d'ensemble. En raison des progrès de la technologie de fabrication additive métallique, il existe désormais une plus grande possibilité de réinventer les chaînes d'approvisionnement, de perturber les processus de fabrication traditionnels et de permettre de nouvelles efficacités dans les performances des pièces grâce à la conception.
Lorsque l'on regarde la situation dans son ensemble, nous perdons parfois de vue les réussites réelles de la FA métallique avancée, en particulier la façon dont la FA métallique travaille pour redéfinir la production de pièces essentielles.
Avec La solution de bout en bout de Velo3D, nous avons vu une myriade d'applications qui ont changé la façon dont les équipes abordent la conception et la fabrication de composants cruciaux de leurs opérations.
Dans cet article, nous discuterons des défis liés à la production d'une pièce centrale, les microturbines, et de la manière dont la solution de FA métallique avancée de Velo3D est particulièrement adaptée pour surmonter ces défis uniques.
Que sont exactement les microturbines ?
Les microturbines sont des turbines à gaz de 25 à 500 kilowatts issues de turbocompresseurs de moteurs à pistons, de groupes auxiliaires de puissance d'avion ou de petits moteurs à réaction. Les microturbines peuvent également être utilisées pour la cogénération et la production distribuée en tant que turbo alternateurs ou turbogénérateurs, ou pour alimenter des véhicules électriques hybrides. Pour nos besoins, nous utiliserons ses applications dans l'aviation comme exemple principal.
Les turbines à gaz convertissent le carburant liquide et l'air en énergie mécanique qui est utilisée pour entraîner le compresseur ainsi que les pales du ventilateur (pour la poussée) ou le générateur (pour l'électricité). Alors que les grandes turbines peuvent peser des milliers de livres et générer suffisamment de puissance pour maintenir les avions commerciaux en vol, les microturbines sont généralement utilisées dans les petits engins, comme les véhicules aériens sans pilote (UAV).
Qu'est-ce qui rend les microturbines difficiles à produire ?
Les microturbines présentent un défi de fabrication unique car elles sont composées de dizaines de sous-composants qui doivent être soudés avec précision dans une structure interne complexe. Historiquement, la production d'une microturbine nécessite une combinaison de moulage, d'usinage cinq axes, de brasage et de soudage pour fabriquer une pièce finie. La coordination de toutes ces phases de construction entraîne des délais de livraison excessivement longs et des défis logistiques.
Où Advanced Metal AM révolutionne la microturbine
Parce que tant de méthodes de fabrication différentes entrent dans la production de microturbines, elles semblent être un candidat évident pour la fabrication additive métallique.
Cependant, la complexité de leur structure interne peut présenter ses propres barrières pour les systèmes AM métalliques conventionnels.
Les microturbines ont tendance à présenter des structures en treillis complexes, des parois hautes et minces, de petits trous et des dizaines de canaux de refroidissement internes ; tout cela peut être difficile à produire avec la FA métallique conventionnelle.
Heureusement, le système de fabrication additive métallique avancé de Velo3D est particulièrement adapté pour relever les défis des microturbines en libérant une liberté de conception et une innovation plus flexibles.
Dans la phase de conception, Velo3D a réussi à consolider des dizaines de pièces disparates en une seule structure de composants de base.
Dans un projet, nous avons travaillé en étroite collaboration avec l'équipe de Sierra Turbines à réinventer leur Mk1 micro-turbine. En consolidant 61 pièces discrètes en une seule conception unicore, les ingénieurs ont pu réduire le poids de l'unité d'environ la moitié.
Normalement, avec ce niveau de consolidation, vous pourriez vous attendre à voir une réduction de la qualité ou de l'efficacité, mais la microturbine résultante a vu une densité de puissance 10 fois supérieure à celle des pièces en place, 40 fois plus d'efficacité et une performance de près de 20 fois le temps entre les révisions (TBO).
La synergie de Velo3D Flow™ logiciel de conception et Sapphire® les imprimeurs ont contribué à assurer le succès de l'impression de l'ambitieux design unicore. Dans la fabrication additive métallique conventionnelle, la complexité des canaux internes et des parois hautes et minces nécessite que le processus d'impression inclue des structures de support complexes pour atteindre les angles bas souhaités de la conception. La suppression de ces structures de support internes, si elles sont accessibles, nécessite un post-traitement méticuleux qui peut rendre la pièce inutilisable dans de nombreux cas.
Sapphire® les imprimantes peuvent imprimer sous des angles de 45 degrés sans support, ce qui a permis Sierra Turbines produire des canaux internes de haute qualité et flow des chemins pour les gaz et les fluides qui auraient été impossibles sur un système AM métallique conventionnel sans supports.
Velo3D Sapphire® Les imprimeurs utilisent également une lame de recouvrement sans contact révolutionnaire et brevetée, qui a permis d'obtenir des parois minces et des angles faibles dans une construction aussi complexe sans risque de collision avec la lame de recouvrement.
En combinant la conception et l'impression dans un seul système intégré, Velo3D peut réaliser même les conceptions les plus ambitieuses sans compromettre l'intention ou la qualité souhaitée.
Souhaitez-vous en savoir plus sur la solution de fabrication additive métallique avancée de Velo3D ? Contactez l'un de nos experts dès aujourd'hui pour voir comment nous révolutionnons la fabrication.
