Quelles améliorations la fabrication des additifs peut-elle apporter à la fabrication du compresseur?

1. Percée dans la liberté de conception: construire des structures compliquées avec l'ingénierie
Le principal problème auquel les fabricants de compresseurs traditionnels sont confrontés est le conflit entre la nécessité d'améliorer les performances aérodynamiques et la difficulté de traiter les structures compliquées. Par exemple, le diffuseur réglable d'un compresseur centrifuge doit être capable de se plier à plusieurs angles en quelques millimètres. L'usinage traditionnel à cinq - doit être enraciné la pièce à plusieurs reprises, ce qui fait que les défauts de surface s'accumulent et rendent impossible la création du meilleur canal d'écoulement car les outils gênent.
L'Institute of Engineering Thermophysics de l'Académie chinoise des sciences a fait un grand pas en avant en utilisant la technologie sélective de fusion laser (SLM) et de 1,2709 acier à imprimer un diffuseur réglable avec 12 canaux de pression séparés à la fois. Le composant révèle par détection d'erreurs de surface que l'écart de tous les trous d'entrée est régulé à 0,3 mm, ce qui est 40% supérieur à la précision de processus habituelle. L'impression additive permet également à l'équipe de conception de transformer la meilleure courbe de chemin de flux dans la simulation aérodynamique en une structure solide. Cela rend le diffuseur 8% plus efficace et augmente la plage de flux de fonctionnement de 15%.
Dans la zone des compresseurs de vis rotatifs, cette liberté de conception est également claire. La technologie de revêtement intégrée de Meltio - se débarrasse du processus de forage traditionnel de l'usinage traditionnel en imprimant directement les vis en acier inoxydable 316L sur le dessus des barres qui ont été calibrées avec précision. La partie à vis qu'il a imprimée est de 75 × 75 × 230 mm et a une rugosité de surface de RA0,8 μm. Le dégagement de vis est maintenu à moins de 0,05 mm, ce qui est trois fois plus précis que les méthodes traditionnelles, grâce à cinq - usinage de précision de l'axe.
2. Big saut dans l'efficacité de la fabrication: des cycles mensuels aux livraisons hebdomadaires
La façon traditionnelle de faire des compresseurs a beaucoup de «barrières temporelles». Par exemple, la fabrication du diffuseur réglable pour le compresseur central d'un système de stockage d'énergie d'air comprimé de 100 MW prend 12 étapes, y compris l'approvisionnement en forgeant (2 semaines), l'usinage brut (3 jours), le traitement thermique (5 jours), l'usinage de précision (1 semaine), l'assemblage et la mise en service (3 jours) et un cycle total de 6 à 8 semaines. La méthode "Post Post -" Méthode de la technologie de fabrication additive raccourcit le temps de cycle à moins de 10 jours.
L'Institute of Engineering Thermophysics a des données mondiales réelles - qui indiquent que l'impression SLM des substrats de diffuseur ne prend que 36 heures. Avec l'automatisation pour aider à la pression isostatique chaude (HIP) et au nettoyage de surface après l'impression, l'ensemble du cycle de livraison est réduit de 75%. Cette augmentation de l'efficacité est plus utile dans les situations de maintenance d'urgence. Par exemple, une entreprise de produits chimiques a déjà dû fermer une production parce qu'une roue de compresseur s'est cassée soudainement. En utilisant la technologie de fabrication additive, il n'a fallu que 72 heures pour passer de la conception CAO au remplacement des composants de rechange, ce qui permet d'économiser des dizaines de millions de dollars économiques.
L'économie de la fabrication additive est encore plus forte car elle utilise beaucoup plus de matériaux. Dans le passé, la fabrication de compresseurs à vis signifiait que le poids des blancs de forgeage était fréquemment 3 à 5 fois celui des produits finis. Cependant, la méthode de revêtement de Meltio maintient la perte de matériel à moins de 5%. Si une entreprise de compresseurs fabrique 5 000 unités par an, elle peut économiser environ 200 tonnes de matériaux en acier inoxydable par an, ce qui réduit le coût des matières premières de 4 millions de yuans.
3. Élargir la limite de performance: travailler ensemble pour créer de nouveaux matériaux et structures
La fabrication additive affecte non seulement la façon dont les choses sont faites, mais elle encourage également le développement de nouveaux systèmes de matériaux de compresseur. Lorsque le rapport de pression et la différence de température sont assez élevés, les alliages typiques de nickel - se rapprochent de leurs limites de performance. La technologie de fabrication additive du faisceau d'électrons créé par le Oak Ridge National Laboratory aux États-Unis a réussi des pièces de tungstène imprimées sans défaut et a une résistance à température élevée - de 420MPA (1000 degrés). Ceci est 60% plus fort que les alliages basés sur le nickel - traditionnels et est une solution de matériau clé pour les compresseurs de dioxyde de carbone supercritiques.
La combinaison de l'optimisation de la topologie et de la fabrication additive a conduit à des conceptions innovantes dans le domaine de l'innovation structurelle. Une entreprise particulière a produit un disque de turbine de compresseur d'aviation avec une structure de réseau biomimétique. Cela le rend 45% plus léger tout en gardant sa résistance, ce qui augmente le rapport de poids de la poussée du moteur - à - de 12%. Il est encore plus important que la fabrication additive ait rendu possible la conception de l'intégration fonctionnelle: un certain type de boîtier de compresseur combine le canal de refroidissement, le siège de montage du capteur et le corps structurel pour l'impression. Cela réduit le nombre de pièces de 37% et le temps nécessaire pour les assembler de 65%.
4. Gestion du cycle de vie: un changement de réflexion de la fabrication de choses à la fourniture de services
Le modèle de service pour les compresseurs change en raison de la fabrication additive. Le programme "sur le site de la fabrication" de General Electric a envoyé 200 machines de fabrication additives mobiles à travers le monde. Ces appareils fournissent des services de fabrication de temps réels - pour les pièces de rechange du compresseur dans des endroits comme les plates-formes pétrolières et gaziers et les mines difficiles à atteindre. Cette méthodologie de production dispersée réduit le temps nécessaire pour obtenir des pièces de rechange de semaines à moins de 48 heures et réduit les dépenses d'inventaire de 80%.
En ce qui concerne la maintenance, la combinaison des technologies de fabrication additive et de jumeaux numériques permet de faire une maintenance prédictive. Le système de gestion de la santé des compresseurs de Siemens peut prévoir précisément les pièces plus longues dureront. Il le fait en mettant des capteurs dans des parties importantes pour capturer les données temporelles réelles - sur la contrainte, la température et d'autres facteurs, puis en combinant ces données avec une base de données de processus de fabrication additive. Lorsque l'usure d'un rotor de compresseur à vis donné se rapproche de la limite, le système fait automatiquement un plan de réparation additif. Ce plan doit simplement couvrir la zone usée, ce qui réduit le coût total du remplacement de 90%.