西门子能源公司通过新的3D打印 MRO技术修复涡轮叶片

能源技术公司Siemens Energy开发了一种新颖的数字维修链，可以在传统制造的燃气轮机叶片上进行3D打印新功能。有趣的是，全自动链条采用了专门开发的激光粉末床熔合工艺HybridTech，而不是基于DED的3D打印技术，这通常是MRO应用的首选。除了仅维修涡轮机叶片外，该链条还旨在提供升级服务，特别是通过在叶片尖端安装复杂的冷却通道来减少裂纹和缺陷的风险。

西门子将使用其新的MRO技术来修复涡轮叶片，例如该公司的SGT-600燃气轮机中的叶片。图片来自西门子能源。

  燃气轮机叶片尖端烧坏的问题
       据了解，大约十辆保时捷911的功率输出是典型的西门子燃气涡轮发动机中每个叶片负责将其转换为旋转能量的能力。就像您想象的那样，如此高的发动机燃气速度和已经很高的工作温度会导致严重的由热引起的叶片退化。

        所谓的烧尽现象会导致叶片尖端末端的材料损失，从而增加叶片与外圈之间的间隙。通过设计，该间隙应尽可能小，因此任何材料损失都将导致整个涡轮发动机的功率效率急剧下降。烧尽也是一个周期性的问题，因为由于大量的热气溢出，形成较宽的间隙通常会导致叶片温度升高。这进而导致更快的材料损失率，进一步增加了间隙的距离。

HybridTech方法
         西门子能源公司新的HybridTech维修链利用激光粉末床融合技术，通过内部冷却通道直接将3D打印复杂的高分辨率结构直接贴到损坏的叶片尖端上。高分辨率在这里尤为重要，因为涡轮叶片的尖端往往具有非常有限的横截面积。全自动CAD-CAM链适用于各种不同的叶片类型，因为许多零件的几何设计可能会有所不同，更不用说尖端损坏的程度不同了。

        它的工作方式是首先处理叶片尖端的****3D扫描，这使HybridTech算法可以变形并使构造适应每个单独的涡轮叶片的形状。然后，直接嵌套在粉末床中，将损坏的组件覆盖并直接打印在其顶部，从而在最初的精铸刀片上实现3D打印功能。

         尽管该技术的应用范围仍在很大程度上尚待探索，但该公司已经制造出第一套带有集成冷却结构的混合叶片。西门子能源公司目前正在将其现有的标准维修程序转换为新的程序，并表示混合动力技术将在不久的将来应用于其他常规制造的组件。

         西门子已经具有采用3D打印技术的历史，因此关键部件维修方面的进步不足为奇。该公司最近在新加坡西部的大士开设了先进制造转型中心（AMTC）。被认为是首创的能力中心，面积为800平方米。 AMTC包含三个要素；数字企业体验中心（DEX），增材制造体验中心（AMEC）和租赁实验室。

       去年年底，该公司还开放了一个测试设施，以测试增材制造系列生产线，这是数字工程和增材制造（IDEA）工业化项目的一部分。这项工作最终旨在增强激光PBF的批量生产能力，提高技术的生产率，同时将开发和生产时间缩短50％。