近3000個(gè)零件優(yōu)化為68個(gè)，來(lái)自3D打印的渦輪技術(shù)演示器
發(fā)布時(shí)間：
2023-01-11 12:45
正如3D科學(xué)谷在《3D打印與工業(yè)制造》一書(shū)中提到的，我們總是陷入將3D打印與傳統(tǒng)制造方法一對(duì)一比較的誤區(qū)，原因在于我們很容易忽略3D打印不是在生產(chǎn)和原來(lái)一樣的零件，而是生產(chǎn)不一樣的零件，不一樣的形狀，不一樣的材料，不一樣的性能。
為了展示通過(guò)改變?cè)O(shè)計(jì)從而釋放3D打印的潛力，德國(guó)Fraunhofer增材制造技術(shù)和先進(jìn)材料研究所(IFAM)近日通過(guò)3D打印制造了一個(gè)渦輪技術(shù)演示器，將近3000個(gè)零件優(yōu)化為68個(gè)。
為3D打印技術(shù)特點(diǎn)而重新設(shè)計(jì)
Fraunhofer IFAM是歐洲領(lǐng)先的粘合技術(shù)、材料科學(xué)和制造技術(shù)領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)之一。IFAM與H + E-Produktentwicklung GmbH共同開(kāi)發(fā)了小型燃?xì)廨啓C(jī)渦輪技術(shù)演示器，令人印象深刻地展示了粉床增材制造技術(shù)的當(dāng)前潛力。
燃?xì)廨啓C(jī)渦輪技術(shù)演示器.來(lái)源：Fraunhofer IFAM
技術(shù)演示器是一種以“ Siemens SGT6-8000 H”為原型，比例為1:25的用于發(fā)電的燃?xì)廨啓C(jī)的演示模型，除軸外，全部采用3D打印工藝制造。
組件裝配包括68個(gè)由鋁，鋼和鈦制成的零件，3D科學(xué)谷了解到這些零件通過(guò)組件優(yōu)化得以重新設(shè)計(jì)，通過(guò)電子和激光束熔化技術(shù)替代了原來(lái)設(shè)計(jì)的近3000個(gè)單個(gè)零件。
這個(gè)渦輪機(jī)功能齊全，同時(shí)，在一個(gè)組件中顯示了傳統(tǒng)制造技術(shù)(在本例中為機(jī)加工)與激光束熔化(LBM)和選區(qū)電子束熔化(SEBM)工藝的結(jié)合。
Fraunhofer IFAM參與了組件的制造以及針對(duì)技術(shù)適應(yīng)性參數(shù)的修改。帶有定子臺(tái)的殼體組件是在德累斯頓的增材制造創(chuàng)新中心ICAM直接制造的。使用的是Arcam Q20 +的電子束熔化技術(shù)熔化Ti-6Al-4V鈦鋁合金金屬粉末。渦輪其他殼體和零部件是通過(guò)激光束熔化技術(shù)生產(chǎn)的。
要確定每個(gè)組件的正確制造技術(shù)是一件復(fù)雜的事情。例如，必須考慮表面的精度和粗糙度。還必須考慮支撐結(jié)構(gòu)的必要性和數(shù)量以及組件的大小。3D科學(xué)谷了解到，只所以需要權(quán)衡這些技術(shù)，是因?yàn)樾枰獫M足所制造的小型渦輪技術(shù)演示器能達(dá)到所需要的功能。例如，軸和渦輪必須能夠在定子之間自由旋轉(zhuǎn)，并且演示器的各個(gè)組件必須以最簡(jiǎn)潔的方式彼此連接(通過(guò)擰緊和插上)。
3D科學(xué)谷Review
不僅僅是參與渦輪技術(shù)演示器的設(shè)計(jì)與制造，F(xiàn)raunhofer IFAM還在正在測(cè)試一些新型3D打印金屬粉末材料，這些材料是通過(guò)一種新技術(shù)制備的，用于基于粉末床工藝的金屬3D打印技術(shù)，其成本顯著低于目前主流粉末制備工藝所生產(chǎn)的球形粉末。
用于選區(qū)激光熔化(SLM)與電子束熔融(EBM)這兩種粉末床工藝的金屬粉末材料主要是通過(guò)惰性氣體霧化產(chǎn)生的球形粉末，這類(lèi)材料的價(jià)格非常高。Fraunhofer IFAM 采用新的生產(chǎn)方法，可以將鐵基金屬粉末的成本降到當(dāng)前成本的10%左右。鈦金屬粉末等其他材料，也能夠通過(guò)新的制備工藝生產(chǎn)出廉價(jià)的替代品，這些粉末正在測(cè)試中。
Fraunhofer旗下多個(gè)研究所正在針對(duì)推動(dòng)增材制造的發(fā)展而發(fā)力，主要聚焦在兩方面，一是從訂單到產(chǎn)品制造的全流程角度全面考慮3D打印在數(shù)字和產(chǎn)品方面創(chuàng)造的附加值;二是通過(guò)研發(fā)飛躍性質(zhì)的技術(shù)推動(dòng)3D打印進(jìn)入到新一代增材制造領(lǐng)域。(來(lái)源：3D科學(xué)谷)
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