發(fā)電廠燃?xì)鉁u輪機(jī)部件的3D打印為以前不可能的設(shè)計(jì)打開了生產(chǎn)大門。近四十年來，西門子的瑞典芬斯龐工廠制造了燃?xì)廨啓C(jī)，這座工廠位于挪威老工業(yè)港城市Norrk ping以西半個(gè)小時(shí)左右的一個(gè)巖石露頭處。選擇該場地是因?yàn)榛◢弾r露頭的平頂為生產(chǎn)重型工業(yè)設(shè)備提供了理想的基礎(chǔ)。

在這里生產(chǎn)的最重的模型，重290噸，產(chǎn)生高達(dá)54兆瓦的電力，足夠用于大型工業(yè)設(shè)施。

在工廠巡視期間，可以看到裝配工人打開SGT 800渦輪機(jī)的蓋子以安裝驅(qū)動(dòng)其渦輪機(jī)葉片的30個(gè)燃?xì)馊紵鳌；疑膩喒饣疑紵鞔鎯?chǔ)在支架上，準(zhǔn)備安裝。但是，盡管它們的設(shè)計(jì)復(fù)雜，但它們幾乎沒有可見的焊縫。

原因是西門子在使用增材制造工藝。這種技術(shù)被稱為添加劑制造，也稱為3D打印，是燃?xì)廨啓C(jī)生產(chǎn)以及許多其他行業(yè)的真正革命。

該技術(shù)使得零件可以在按下按鈕時(shí)生產(chǎn)，設(shè)計(jì)只需點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)即可更改。此外，以前不可能的設(shè)計(jì)現(xiàn)在可以成為現(xiàn)實(shí)，例如纏繞的中空部件，或具有蜂窩填充物的無縫雙壁結(jié)構(gòu)。

在新的渦輪機(jī)中，焊接的燃燒器頭將很快被打印出來。西門子Finspong的增材制造專家團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人Andreas Graichen說：“3D打印機(jī)很快就會(huì)生產(chǎn)出這些燃燒器的上半部分?！?/span>

氫

一個(gè)名為Graichen的焊接工程師自20多年前來到Finspong，但在他的職業(yè)生涯中從來沒有經(jīng)歷過像過去幾個(gè)月和幾年一樣的革命性變革。

在Graichen的辦公室旁邊是一個(gè)車間，幾個(gè)激光機(jī)將金屬粉末逐層打印成新的燃燒器。由于3D制造，該物體具有由間隙標(biāo)示的外壁，以及由用于測試替代燃料（主要是氫氣或合成氣）的框架狀結(jié)構(gòu)表征的內(nèi)部區(qū)域。此前，這些氣體通常在工業(yè)過程中作為廢產(chǎn)物產(chǎn)生。雖然工廠操作人員希望使用它們，但是它們不能這樣做，因?yàn)闅怏w必須由燃燒器均勻混合。

然而，現(xiàn)在，由于框架狀結(jié)構(gòu)成為可能，這些結(jié)構(gòu)使新燃燒器能夠?yàn)樘烊粴庠黾?0％的氫氣，這是一個(gè)革命性的壯舉。這在以前只有百分之幾的可能性，因?yàn)榕f的重工業(yè)方法，如鑄造和焊接不能產(chǎn)生更高混合物所需的結(jié)構(gòu)。

零件的“新生”

由于其靈活性，3D打印正在擴(kuò)展到越來越多的領(lǐng)域。

當(dāng)Finspong的分布式發(fā)電服務(wù)部門的技術(shù)總監(jiān)Vladimir Navrotsky在2008年開始進(jìn)行增材制造實(shí)驗(yàn)時(shí)，該技術(shù)仍然非常昂貴，只能用于創(chuàng)建測試原型。但Navrotsky想使用該技術(shù)恢復(fù)磨損的零件，最終生產(chǎn)整個(gè)組件。

這兩個(gè)目標(biāo)現(xiàn)目前已實(shí)現(xiàn)并整合到Finspong工廠的生產(chǎn)過程中?？蛻艨梢砸髮⒆钚略O(shè)計(jì)印刷到燃燒器頭上，其結(jié)果是效率的顯著提高。

Navrotsky的團(tuán)隊(duì)自2013年以來一直在重新制造使用過的燃燒頭。服務(wù)技術(shù)人員在燃燒頭運(yùn)行大約30,000小時(shí)后將其從燃?xì)廨啓C(jī)上拆下，然后送到西門子的Finspong工廠。

在那里，技術(shù)人員移除磨損的燃燒器頭的上部兩厘米，并且簡單地將該層重新印刷到部件上。在不到20小時(shí)的時(shí)間內(nèi)就可以3D打印完成，舊的燃燒器與新的一樣好，可以重新安裝。技術(shù)人員立即用已經(jīng)再生的其他零件替換舊燃燒器。

“除了現(xiàn)場翻新的優(yōu)點(diǎn)之外，再制造部件通常使得工廠操作者能夠?qū)崿F(xiàn)更高的能量產(chǎn)出。那是因?yàn)樾士梢蕴岣吒哌_(dá)百分之一，”Navrotsky說。

另一個(gè)改進(jìn)是使用新材料用于印刷工藝。事實(shí)上，粉末制造商現(xiàn)在可以提供幾乎任何可想象的材料組成，包括能夠在燃燒器尖端承受1500攝氏度溫度的高度耐用的鎳基材料。

云備用

根據(jù)Graichen稱，增材制造打開了一條完全數(shù)字化價(jià)值鏈的大門。

雖然許多制造步驟已經(jīng)是數(shù)字的，但它們形成孤立的“數(shù)字島”。所需要的是這些“島嶼”的自動(dòng)鏈接，以創(chuàng)建一個(gè)完全數(shù)字的價(jià)值鏈。

一旦在幾個(gè)傳統(tǒng)車間成功實(shí)施了數(shù)字生產(chǎn)控制過程，就可以在接近客戶的地區(qū)進(jìn)行生產(chǎn)。

客戶和制造商之間的距離將不再是未來完全數(shù)字化生產(chǎn)鏈中的障礙。這是因?yàn)槌善凡考难b運(yùn)可以由數(shù)據(jù)的傳輸替換，這可以快速和安全地發(fā)送到甚至地球上的最遠(yuǎn)點(diǎn)。

“但是，如果沒有這樣的數(shù)據(jù)，會(huì)發(fā)生什么？例如，在幾十年的設(shè)施中，既沒有備件也沒有數(shù)字設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)？為了生成該數(shù)據(jù)，可以對原始部分進(jìn)行類似于由醫(yī)院CAT掃描儀創(chuàng)建的3D X射線掃描的數(shù)據(jù)。然后，所得到的數(shù)據(jù)集將用于使用添加劑制造來控制新部件的生產(chǎn)。這將使服務(wù)部門的全新商業(yè)模式成為可能，”Graichen說。

“數(shù)字幾何制造數(shù)據(jù)可能比硬件更有價(jià)值，”他說。“金屬部件的打印將變得像在紙上打印一樣普遍。”

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