Siemens beleeft doorbraak in 3D-printen turbinebladen

Siemens heeft bekend gemaakt dat het onlangs een doorbraak heeft gemaakt met 3D-geprinte gasturbinebladen. Voor het eerst is het experts van Siemens gelukt om gasturbinebladen onder volle belasting te testen.

De testen vonden plaats het Siemens testcentrum voor industriële gasturbines in Lincoln (UK). Over een verloop van enkele maanden hebben engineers uit Lincoln, Berlijn (D) en Finsprong (S) samengewerkt met experts van Materials Solution om de gasturbinebladen en de productie daarvan te optimaliseren. Binnen slechts achttien maanden is het internationale projectteam erin geslaagd om de gehele procesketen, van het ontwerp van de afzonderlijke componenten, de ontwikkeling van materialen tot aan nieuwe methoden van kwaliteitscontrole en simulatie af te ronden. Daarbij werd een nieuwe bladgeometrie getest die volledig met additive manufacturing was geproduceerd. Het tubineblad is volledig herzien en bevat een verbeterde intern koelgeometrie.

11 ton bij 1.600 km/h

“Dit is een baanbrekend succes voor het gebruik van additive manufacturing op het gebied van energieopwekking”, zegt Willi Meixner, CEO van Siemens Power en Gas Division. “Additive manufacturing is een belangrijke pijler in onze digitaliseringsstrategie. De succesvolle test is het gevolg van de inspanningen van een toegewijd internationaal projectteam”, voegt Meixner toe. De turbinebladen werden geïnstalleerd in een 13 MW SGT-400-type industriële gasturbine. De geprinte turbinebladen werden vervaardigd uit een hoge-temperatuurbestendige nikkel gebaseerde superlegering dat bestand is tegen hoge drukken, extreme temperaturen en centrifugale krachten die zich voordoen in een turbine. Op volle kracht draaien de bladen met 1.600 km/h en dragen daarbij een massa van wel 11 ton. De turbinebladen moeten ook bestand zijn tegen enorme temperaturen tot wel 1.250 °C.

Revolutie in turbineland

Tot nu toe werden bladen voor gasturbines ofwel gegoten of gesmeed. Voor het gieten van elk afzonderlijk turbineblad is een complexe matrijs vereist. Dit maakt het een complexe, tijdrovende en kostbare procedure. Additive manufacturing (AM) verandert dit alles. Met AM was het team in staat om de periode vanaf het ontwerp van een nieuw gasturbineblad tot aan de productie terug te brengen van twee jaar naar twee maanden. “AM-technologie verandert de manier waarop we produceren. Met deze technologie kunnen we prototypes tot 90% sneller ontwikkelen”, zegt Meixner. “De nieuwe flexibiliteit in de productie stelt ons in staat om producten te produceren die volledig voldoen aan de wensen van de klant.”