Industrieller 3D-Druck: Siemens gelingt Durchbruch bei Gasturbinenschaufeln aus dem 3D-Drucker

Siemens ist eigenen Angaben zufolge ein Durchbruch bei der Herstellung von Gasturbinenschaufeln mit einem 3D-Drucker gelungen. Wie das Unternehmen vermeldet, erreichen die Turbinenkomponenten die hohen technischen Anforderungen und können ab sofort in den industriellen Gasturbinen von Siemens verbaut werden.

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Der Technologiekonzern Siemens hat beim 3D-Druck von Gasturbinenschaufeln einen Erfolg erzielt. Die mit einem 3D-Drucker hergestellten Gasturbinenschaufeln wurden unter voller Leistungskraft in einer Gasturbine erfolgreich getestet. Überprüft wurden dabei mehrere per Additive Manufacturing (AM) hergestellte Turbinenschaufeln mit Schaufeln, die auf klassische Art hergestellt worden waren. Die Komponenten liefen mit 13.000 Umdrehungen pro Minute und wurden mit einer Temperatur von 1250 Grad Celsius konfrontiert. Das Unternehmen erprobte eine ebenfalls mit 3D-Druck gefertigte Schaufel im neuen Design mit vollständig neuer verbesserter interner Kühlgeometrie.

Wie Siemens berichtet, wurden die Turbinenschaufeln beim britischen Unternehmen Material Solutions hergestellt, welches Siemens kürzlich erworben hatte und seinen Sitz in Worcester hat. Der Schwerpunkt der Firma liegt in der Fertigung hochleistungsfähiger Bauteile für Hochtemperaturanwendungen bei Turbomaschinen. Hier seien Genauigkeit, höchste Materialqualität und die Oberflächenbeschaffenheit für die Leistungsfähigkeit der Komponenten von entscheidender Bedeutung. Die Analysen erfolgten im Siemens-Testcenter für industrielle Gasturbinen im britischen Lincoln.

3D-Druck spielt eine wichtige Rolle bei Siemens

Die Additive Fertigung (3D-Druck) sei Willi Meixner, dem CEO der Siemens Power and Gas Division, zufolge eine wichtige Säule in der Digitalisierungsstrategie und die erfolgreichen Tests seien das Ergebnis eines aktiven internationalen Projektteams, bestehend aus Siemens-Ingenieuren aus Finspang, Lincoln, und Berlin plus den Experten von Materials Solutions. Gemeinsam sei von dem Team innerhalb von 18 Monaten die vollständige Prozesskette entwickelt worden. Basierend auf den gemeinsamen Fachwissen im 3D-Druck werde Siemens weiterhin die technologische Entwicklung und Anwendung in diesem Bereich forcieren.

Details zum Einsatz und Fertigung der 3D-gedruckten Gasturbine

Die Turbinenschaufeln wurden in die industrielle Gasturbine des Modells SGT-400 installiert, die eine Leistung von 13 Megawatt aufweist. Beim 3D-Druck der Schaufeln entschied sich Siemens für eine hochtemperaturbeständige Superlegierung mit polykristallinem Nickel in Pulverform. Das Material widersteht dem enormen Druck, Fliehkräften und hohen Temperaturen, die im Turbinenbetrieb herrschen. Jede einzelne Schaufel arbeitet bei voller Leistung mit 1600 km/h Geschwindigkeit und 11 Tonnen Last. Sie seien zudem von einem 1250 Grad Celsius heißen Gas umgeben und würden mit einer 400 Grad Celsius „warmen“ Luft gekühlt.

Das neue Schaufeldesign resultiert in verbesserten Kühleigenschaften, was die Effizienz der Siemens-Gasturbinen weiter steigert. Seine Serienfertigung von gedruckten Turbinenteilen baut Siemens weiter aus und eröffnete im Februar 2016 ein neues Werk für 3D-Komponenten im schwedischen Finspang (wir halten im Newsletter weiter auf dem Laufenden zu diesem Thema). Im Juli 2016 installierte das Unternehmen die erste im per 3D-Druck gefertigte Komponente für eine große Gasturbine mit Erfolg im kommerziellen Betrieb.

Vorsprung durch Technologie

Siemens ist schon lange im 3D-Druck aktiv und vereinbarte im Januar 2017 eine Zusammenarbeit mit Strata und Etihad Airways in dem Bereich. Gemeinsam mit Microsoft bietet der Hersteller außerdem ein 3D-Druck Kombiangebot an und mit Trumpf arbeitet Siemens bei der Industrialisierung der additiven Fertigung zusammen.

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