西门子用新3D打印技术成功制造燃气轮机透平叶片

没得比

　近日，西门子宣布，通过和德国亚琛弗劳恩霍夫激光技术研究所合作，成功采用一种新的3D打印技术，成功制造出了燃气轮机上最复杂的部件透平静叶(喷嘴)，并将它用于了西门子的H级燃气轮机技术研发中。

　　相比于煤电技术，燃气轮机以天然气为燃料，具有更高的效率和更少的二氧化碳排放。而清洁能源中心正在测试的西门子H级燃气轮机，单机功率高达375MW，声称是世界上效率和功率最高的重型燃气轮机。尽管如此，西门子还在清洁能源中心不断的完善技术，在这里，燃气轮机的一些关键部件可以在1500℃以上的温度下进行严酷的测试和试验。

　　测试的重要目的就是优化燃烧过程，从而实现更好的能源效率，但这一过程进展一直非常缓慢，主要是因为燃气轮机的透平部件，这一高温合金精密铸件的每一次改进和制造，都需要数月的时间和大量的金钱，这严重的限制了测试和优化的进度，因此，它需要一种新的生产方法。

　　于是，西门子选择让旗下的柏林生产工厂和德国亚琛弗朗霍夫激光技术研究所组建了一个专家团队，研究采用新的3D打印技术——选择性激光熔化技术(SLM，selective laser melting)来进行透平叶片的生产。

　　SLM技术是利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术，目前正在许多行业如航空航天流行起来，它可以快速制造许多复杂的大型轻质部件。而弗劳恩霍夫激光技术研究所研究这一技术已经多年，能够制造高达250mm的燃机部件，并且保证具有较强的表面质量和尺寸精度。

　　然而，燃气轮机的透平静叶(喷嘴)对3D打印来说却简直就是噩梦，因为它由2个块状平台和一个具有复杂冷却结构的翼型叶片组成，而且需要长期工作在燃气轮机的高温高压区域。经过大量的试验和攻关，最终这支联合团队最终还是成功的把这个复杂的透平静叶采用SLM技术制造了出来，但也借助了一些额外的技术支持。

　　解决的办法就是修改西门子的叶片制造流程，它被分解成更小的步骤。2个块状平台和中间的叶形分别制造、检测、成品，然后再钎焊在一起，同时进行一些特殊的表面处理。由此产生的透平静叶完全可以在热通道试验台测试中使用，这就保证了可以提供快速反馈给设计工程师，进一步加快了测试过程。

　　虽然，这种新的制造技术还无法完全实现对燃气轮机透平叶片成品的生产，并且单片生产相比比较昂贵，但是它已经开始生产大规模生产的潜力。并且，西门子认为，相比于使用3D打印技术完全替代传统的制造，它更倾向于两者的结合，以保持各项指标的最优组合。