صنعت توربوماشین‌ها به شدت رقابتی است و بازار به افزایش راندمان سوخت، تولید برق، قابلیت اطمینان سیستم با کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری و همچنین تولید و بهره‌وری زنجیره تامین نیاز دارد. این دگردیسی سریع فرصتی قوی برای تولیدکنندگان توربین‌های گازی ارائه می‌کند – با این حال روش‌های تولید سنتی نمی‌توانند با سرعت نوآوری همگام شوند.
سازندگان پیشرو توربوماشین آلات در حال غلبه بر این چالش ها و سرعت بخشیدن به سرعت نوآوری با چرخش به تولید افزودنی (AM) هستند که اغلب به آن پرینت سه بعدی می گویند. تولید افزودنی انعطاف‌پذیری طراحی، بهبود عملکرد و کارایی سیستم، قابلیت اطمینان بیشتر، زمان سریع‌تر برای عرضه به بازار و بهبود کارایی زنجیره تامین را ارائه می‌دهد. AM انقلابی در کاربردهای مختلف در تولید قطعات توربوماشینری ایجاد می کند.
محفظه های احتراق‌ها را برای توان خروجی و کارایی سوخت بهینه کنید
محفظه های احتراق ها برای عملکرد توربوماشین آلات اساسی هستند. دستیابی به بیشترین بهره وری سوخت و توان خروجی به ساختارهای داخلی بستگی دارد که احتراق را تقویت می کنند و تمیز می سوزند. اجزای محفظه احتراق به بالاترین کیفیت ممکن نیاز دارند و از سوپرآلیاژهای مقاوم و مقاوم در برابر حرارت ساخته شده اند. با این حال، زمانی که تولیدکنندگان از فرآیندهای ماشینکاری سنتی برای شکل دادن به این مواد استفاده می کنند، معمولا عمر ابزار را کوتاه می کنند و سطوح بالاتری از زباله تولید می کنند.
انعطاف پذیری بی سابقه در طراحی محفظه های احتراق. نه در هندسه و نه در نوع سوپرآلیاژ هیچ مشکلی ایجاد نمی کند. مهندسان می‌توانند اشکال روزنه‌ای جدید و محفظه‌های اختلاط ایجاد کنند و مخلوط‌های سوخت و هوا را بهینه کنند. جایگزینی مجموعه های چند قسمتی (مانند انژکتورهای سوخت، چرخان و میکسرها) با قطعات یکپارچه می تواند عملکرد را بهبود بخشد، هزینه های نیروی کار را کاهش دهد و یکپارچگی قطعه را در بالاترین دما و فشار کاری تضمین کند..
در داخل به اصطلاح “مناطق داغ” توربوماشین آلات، پره های کمپرسور و استاتور توربین در برابر فشارهای حرارتی و ساختاری شدید مقاومت می کنند. هر پره یا استاتور یکپارچه باید الزامات سختگیرانه ای را برای یکپارچگی، دقت و کیفیت قطعه داشته باشد تا از عملکرد کل توربین اطمینان حاصل شود.
دو فرآیند سنتی که برای تولید پره‌های استاتور استفاده می‌شوند، چالش‌های مهمی را ایجاد می‌کنند. وقتی صحبت از ریخته گری سرمایه گذاری می شود، مانع اصلی زمان است. این فرآیند ده‌ها ساله به الگوهای مومی متکی است، اما قالب‌ها برای حذف الگوها برای ماشین کاری پرهزینه هستند و تولید آن هفته‌ها یا ماه‌ها طول می‌کشد. روش سنتی، ساخت پره ها و حلقه ها از ابتدا، پرهزینه است، به ویژه با توجه به استحکام سوپرآلیاژهای مورد نیاز. علاوه بر این، این اشکال پیچیده باید سپس با هم جوش شوند، که ممکن است استحکام و طول عمر جزء نهایی را قربانی کند.
با ساخت افزودنی، می توان با ادغام چند قسمت در یک قسمت، تمام این کمبودها را کاهش داد. یکپارچه سازی مجموعه های قطعات بازده تولید را افزایش می دهد و قابلیت اطمینان را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد. همچنین به طراحان این امکان را می‌دهد که کانال‌های خنک‌کننده داخلی پیچیده – کانال‌هایی که ماشینکاری آنها بسیار دشوار است – در این بخش‌های حیاتی بسازند و عملکرد حرارتی را بهبود بخشند و کارایی را به حداکثر برسانند.
سطوح جدیدی از عملکرد پروانه را باز کنید
پروانه‌های توربین گاز صنعتی برای تولید از طریق روش‌های ساخت مرسوم گران هستند. شکل‌ها پیچیده هستند و برش فلزات بسیار چالش برانگیز است که منجر به ضایعات تا ۸۰ درصد می‌شود. این امر به ویژه در مورد پروانه های مجرای و با کارایی بالا صادق است، که تولید آنها به دلیل شکل بسته آنها هزینه بیشتری دارد. مهندسان اغلب برای ارائه طرح های مقرون به صرفه باید زمان زیادی را صرف کنند.
تولید افزودنی به تولیدکنندگان توربوماشین آلات اجازه می دهد تا پروانه های مجرای پیچیده ای طراحی کنند که در فشرده سازی هوا بسیار کارآمدتر هستند. بهینه سازی توپولوژی و استفاده از ساختار شبکه برای این جزء تجهیزات دوار حیاتی به مهندسان اجازه می دهد تا وزن آن را کاهش دهند و در نتیجه RPM بالاتر با انرژی کمتر و خروجی کل توان سیستم بالاتر را ممکن می سازند.
به طور خاص، دو فرآیند ساخت افزایشی مزایای قابل توجهی را ارائه می دهند. تغییر از بیلت ماشینکاری به پرینت مستقیم فلز، محدودیت های مربوط به پیچیدگی قطعه را از بین می برد و در عین حال سرعت تولید را افزایش و ضایعات را کاهش می دهد. هنگامی که ریخته‌گری مورد نیاز است – مثلاً با پروانه‌های بزرگ‌تر یا قطعات با حجم بالاتر – الگوهای موم پرینت سه‌بعدی را می‌توان با هر آلیاژی مورد استفاده قرار داد، که انعطاف‌پذیری و صرفه‌جویی در هزینه یک گردش کار بدون ابزار را ارائه می‌دهد.
