3D-printede turbineblade modstår 1.250 varmegrader
3D-print bliver en stadigt mere relevant del af industriproduktionen. Nu kan selv hårdt belastede dele som rotorbladene i en gasturbine produceres ved hjælp af metoden.
Det har Siemens bevist ved at teste en gasturbine med 3D-printede blade ved fuld belastning. Bladene i turbinen er fremstillet udelukkende ved hjælp af 3D-print og har under testen modstået 13.000 omdrejninger i minuttet ved temperaturer på over 1.250 grader celsius, skriver Siemens i en pressemeddelelse.
Turbinebladene er designet som konventionelle blade, men er fremstillet i en højtydende polykrystallinsk superlegering af nikkel. Der er med andre ord tale om en nikkellegering, der kan modstå ekstremt høje temperaturer, og som indeholder flere forskellige krystaller.
Selskabet fremhæver, at netop turbinebladene er udsatte, da de ud over at rotere i gas på 1.250 grader køles af 400 grader varm luft og roterer med 1.600 km i timen.
»Det er et gennembrud for anvendelsen af ‘additive manufacturing’ (3D-print, red.) inden for elproduktionsområdet, som er en af de mest udfordrende anvendelser af denne teknologi,« siger direktør i Siemens’ Olie- og Gasdivision Willi Meixner ifølge pressemeddelelsen.
Hos Siemens er satsningen på 3D-print en del af en digitaliseringsstrategi, påpeger direktøren, der tilføjer, at Siemens vil fortsætte udviklingen i samme retning:
‘Denne spændende teknologi forandrer den måde, vi producerer, ved at reducere tiden til prototype-udvikling med op til 90 pct.,’ hedder det i pressemeddelelsen.
3D-print bliver i dag brugt til at fremstille prototyper hos Siemens, som derudover har åbnet produktionsfaciliteter, der ved hjælp af 3D-print fremstiller komponenter til gasturbinernes kompressorer og forbrændingssystemer.
Merlin's turbineblade ?
Turbinebladene i SpaceX's Falcon 9 raketmotorer har nogle problemer med revner, der skal afhjælpes inden motoren kan anvendes til bemandede opsendelser.
SpaceX 3D-printer jo allerede i hvert fald væsentlige dele af deres raketmotorer.
Hvilke temperaturer og øvrige belastninger udsættes turbineblade i en Falcon 9 motor for?
Re: Merlin's turbineblade ?
Vibrationer vil jeg tro at der er mere udbredte i en raket kontra i en dampturbine, som nok er det som Siemens har sig for øje at dække dette segment med denne nye type turbine blad.
Lars,
"Hvilke temperaturer og øvrige belastninger udsættes turbineblade i en Falcon 9 motor for?"
Det vil være i samme størrelsesorden som i artiklen, men de nøjagtige data på deres arbejdsmedie er ikke kendt uden for Space X.
Men - vi ved...
Space X Merlin bruger en gammelkendt gas generator cycle, hvor man forbrænder LOX og RP-1 med stort overskud af RP-1 ( som et petroleums destillat ) for at holde temperaturen inden for de termiske specs på turbinen.
Turbinen er ikke aktivt kølet, og den har kun to ekspansions trin - det er populært sagt kun højtryksparten man flyver, fordi krav til power density og lav vægt er mere afgørende end forbruget af LOX / RP-1 i turbinen.
Russernes Soyus - som Andreas Mogensen fløj til ISS med - benytter også en gas generator cycle, men med spaltningsprodukter af højkonc. hydrogenperoxid som arbejdsmedie. Det er en damp / oxygen blanding. Det er væsentligt enklere turbine teknisk, da temperaturen så kun er 450 - 600 C afhængigt af konc. af hydrogenperoxid.
Raketturbiner har kørt med overhedet damp helt ned til 250 C.
Turbiner til det brug kan fint benytte almindelige stål ( evt. krom nikkel leg. ) til deres blade.
Set med "konventionelle" gasturbine eller dampturbine "øjne" er raketturbiner faktisk ret primitive.
Se billede:
https://forum.nasaspaceflight.com/index.ph...
Ingen hi res billeder er fundet. Space X er ikke rigtigt med på open source bølgen....!
Såvel brændkamre, som turbine pumper i raketter vil kunne fremstilles med enorme besparelser hvis 3D print i aluminium, kobber, kobber/nikkel og andre legeringer bliver gængst, billigere og kan levere mekaniske egenskaber sammenligneligt med andre fremstillingsmetoder.
Peter Madsen