Siemens test 3D geprinte turbineschoepen in gascentrale

Siemens heeft een doorbraak in 3D metaalprinten gerealiseerd. Voor het eerst is een additief geproduceerde turbineschoep getest in een gasturbine. Het 3D geprinte onderdeel werd bij een toerental van 13.000 rpm en een temperatuur van 1250 graden C getest. Het is de eerste keer dat een 3D geprint onderdeel in een roterende toepassing in een turbine is getest.

 

Eerste succesvolle test AM deel in rotatietoepassing

Het gaat weliswaar nog om een prototype van een turbineschoep, de doorbraak is er niet minder belangrijk om. Dat zei professor Ingomar Kelbassa van Siemens afgelopen week op de ICTM 2017 conferentie in Aken. “We kunnen hiermee doorlooptijden in de ontwikkeling tot 90% verkorten. Eerder dan je concurrenten met een nieuw product op de markt komen, is een succesfactor. Dan heb je de kans om de slag te winnen.” Siemens gaat nu onderzoeken hoe men dit concept naar serieproductie kan brengen. Essentieel hiervoor is dat de snelheid van de 3D metaalprinters omhoog gaat.

 

Superlegering

Siemens heeft zowel schoepen met een traditioneel design als een hele nieuw design getest. Eén serie van de 3D geprinte turbinecomponenten heeft heel nieuwe geometrie. Bovendien zijn er interne koelkanalen aangebracht, zodat er een betere koeling is. De turbineschoepen zijn vervolgens 3D geprint bij Materials Solutions in het UK, een bedrijf waarin het Duitse concern verleden jaar een meerderheidsbelang heeft genomen. Welk materiaal Siemens heeft gebruikt, is niet bekend gemaakt. Welk dat het om een hoog temperatuur bestendige superlegering met polykristallijn nikkel gaat. Daarna zijn de onderdelen in het testcentrum van Siemens in Lincoln (VK) getest.

 

11 ton belasting, 1600 km per uur

Het is voor het eerst dat 3D geprinte metalen onderdelen in een roterende toepassing zijn getest. Dat gebeurde in een 13 Megawatt sterke industriële gasturbine van het type SGT-400. In deze test zijn de onderdelen bloot gesteld aan zowel hoge druk, hoge temperaturen als sterke middelpuntvliedende krachten. Bij vollast draait de turbine met een snelheid van 1600 km/uur en ontstaat er een last van 11 ton. De temperatuur loopt op tot 1250 graden C, die ontstaat doordat rondom de turbineschoepen zich gas met deze temperatuur bevindt. De schoepen worden gekoeld met lucht van 400 graden C. Dankzij het nieuwe design kan Siemens de efficiency van de centrale verbeteren.

Méér commerciële AM producten in 2017

Volgens Siemens laat deze succesvolle test zien dat additive manufacturing nog veel meer mogelijkheden biedt dan tot nog toe benut worden. Het technologieconcern zet namelijk 3D metaalprinten al in voor de productie en reparatie van de branders in gascentrales. In dat geval gaat het echter om een statische toepassing, die minder belastend is voor de onderdelen. Vorig jaar heeft het concern voor deze toepassing een 3D printfabriek geopend in het Zweedse Finspang. Ingomar Kellbassa zei op de conferentie in Aken niet te verwachten dat de turbineschoepen de tweede commerciële toepassing van 3D metaalprinten wordt. “Ik denk dat het 2e en 3e product ook nog voor een statische toepassing zullen zijn.” Wel verwacht hij dat deze producten in de loop van 2017 al op de markt gaan komen.