金属3D打印使微型涡轮机效率提高40倍

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    微型涡轮历来是燃气轮机的简化版本，适用于各种应用：它们被用于无人驾驶飞行器(U****)，用作驱动电动机的电池，作为距离扩展器，或在电池和马达之间交替的混合无人机中使用。在美国，塞拉利昂涡轮机一直在打破常规制造规则，以改善微型涡轮机的性能。公司首席执行官罗杰·史密斯(RogerSmith)解释说，公司计划额外制造至少95%的微型涡轮部件，即使该公司达到大规模生产。为此，公司决定与VELO3D，依靠它的所有权无支架金属3D打印制造技术。他们的目标是通过提供比传统微型涡轮机高10倍的功率密度和50%的重量，使他们的涡轮机效率提高40倍。

    加性制造技术不会取代传统的制造方法，但是在设计还没有优化的情况下，它们肯定能提高应用的性能。这就是微型涡轮机的情况，在那里，成本限制总是禁止制造能够提高性能的复杂功能。大多数小型涡轮发动机的检修间隔时间(TBO)平均为40至50小时，但Roger Smith打算将这一数值提高到1000多小时，与商用飞机相当。他还计划将发动机重量减半，减少噪音，提高燃油效率，同时使涡轮机更容易制造。这些都是雄心勃勃的目标！

    罗杰史密斯解释说，他相信他的团队会在其他人失败的地方取得成功，这要归功于一系列的设计改进，只有先进的金属3D打印才有可能实现。这就是VELO3D的无支持功能和他们专用的3D打印软件流进来的地方。今天，一些设计是不可能制造的粉状金属3D打印技术，没有支持，增加额外的后处理步骤，以消除它们，因此增加成本和限制设计的自由。最终，无需支持的技术可以制造出更复杂的部件。

    在塞拉微型涡轮机，燃烧室，他们的奥雷利乌斯微型涡轮机的心脏，是专为3D打印制造。该组件包含数百个小孔，精致的网状织带，数十个内部冷却通道和一系列薄薄的，非常高的墙壁。最初的设计包括61个离散部分，它们被合并成一个DF3D打印技术。在选择VELO3D之前，史密斯向各种附加设备制造商展示了这种高度复杂的设计。他要求他们用Hastelloy X制造这个部件，这是一种高强度、低蠕变的金属，可以让发动机达到微型涡轮机通常无法达到的温度。

    此外，通过消除浅部悬垂的支撑，塞拉利昂涡轮机的团队也能够减少对二次加工和其他精加工工艺的需求，这可能是相当昂贵的。最后，该系统的质量保证软件记录所有关键的传感器数据，影响零件质量，并产生一个全面的建立报告的可追溯性。塞拉利昂涡轮机装备了有关凸出、氧气水平、过滤器寿命和激光对准的数据点，确信所制造的部件达到了标准。

    罗杰史密斯评论说，一旦燃烧室经过彻底的测试和基准，他打算追求额外的性能改善。他补充道：“VELO3D相信，你可以使用3D打印进行全面生产，我也是如此。在未来的燃气轮机发展中，我们的目标是利用3D打印制造的力量来集成诸如增效回收器、打印式传感器以及更新颖的绝缘和冷却几何学等功能。”

    从本质上讲，先进的金属3D打印技术能够降低成本和缩短准备时间，因为它允许将数十个部件合并成一个3D大打印品，一个比焊接和组装的替代品重量更低、机械完整性更强的部件。

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