BAM 繼續(xù)開展3D 打印高溫合金燃氣輪機葉片研究

2024年3月24，南極熊獲悉，聯(lián)邦材料研究與測試研究所 (BAM) 將在沃納-馮-西門子工業(yè)與科學 eV 中心 (WvSC) 將繼續(xù)開展高效燃氣輪機研究項目，為期兩年。這些項目由柏林州和歐盟資助，旨在優(yōu)化燃氣輪機葉片的維護、維修和開發(fā)過程，并開發(fā)可持續(xù)的增材制造解決方案。

燃氣輪機在能源生產(chǎn)中發(fā)揮著至關重要的作用。它們的效率和可持續(xù)性非常重要，因為如果產(chǎn)生相同數(shù)量的能源需要更少的燃料，那么溫室氣體排放就會減少。當前的挑戰(zhàn)，例如由于腐蝕和惡劣的工作條件而導致的渦輪葉片磨損，需要創(chuàng)新的解決方案。這些項目旨在利用最先進的增材制造工藝和數(shù)字解決方案來提高燃氣輪機制造的生產(chǎn)率和性能，提高材料的可重復使用性，并挖掘以前未開發(fā)的潛力。

人機交互與人工智能

MRO 2.0項目專注于優(yōu)化燃氣輪機葉片的修復流程。該團隊正在開發(fā)自動化和數(shù)字化的翻新流程鏈，以實現(xiàn)高效燃氣輪機的升級。目標是實現(xiàn)渦輪葉片維修過程的自動化和數(shù)字化。雖然用于評估渦輪葉片狀況以及增材修復工藝的演示器和系統(tǒng)是在項目第一階段開發(fā)的，但項目第二階段的重點是將研究結果轉(zhuǎn)化為部署。除了技術問題外，還將審查職業(yè)心理學的各個方面，例如對新工作流程和流程的接受程度。

在該項目中，BAM 團隊主要關注確定殘余壁厚和評估近表面損傷的新測試方法。它們可以精確分析用過的渦輪葉片的狀況，以便啟動適當?shù)男迯筒襟E。增材制造技術用于修復，BAM 開發(fā)、評估和鑒定合適的工藝，例如電弧增材制造，其中以有針對性的方式應用附加材料，例如替換操作期間移除的材料。

科學家們還在開發(fā)整個過程的數(shù)字雙胞胎。在人工智能算法的幫助下，他們不斷分析有關運行條件和使用中渦輪葉片行為的數(shù)據(jù)。這使他們能夠預測組件的剩余使用壽命，主動規(guī)劃維護措施，并最大限度地減少停機時間。

十個合作伙伴參與了該項目，包括西門子能源公司、幾個弗勞恩霍夫研究所和柏林工業(yè)大學。

適用于高溫應用的可持續(xù)增材制造

HTA 2.0 項目正在為大型燃氣輪機的高溫部件開發(fā)可持續(xù)的增材制造工藝和組件。它建立在第一個資助期的成功成果的基礎上，其中粉末床激光束熔化技術來加工復雜的高溫合金部件，并開發(fā)了有效的過程監(jiān)控技術。這將使將來能夠在過程中檢測到組件缺陷。

在當前項目中，重點是更快、更高效的流程。增材制造工藝正在可持續(xù)產(chǎn)品開發(fā)的背景下進行評估，以便為燃氣輪機高工作溫度領域?qū)崿F(xiàn)更經(jīng)濟、更環(huán)保的組件解決方案。例如，正在研究增材制造部件的各種后處理方法，并盡可能實現(xiàn)自動化，以取代當今仍然需要的手動且耗時的處理步驟。

中心研究重點是提高增材工藝原材料的可重復使用性并減少材料浪費。為此，正在制定和測試回收策略，以回收來自錯誤施工工藝和支撐結構的廢物中的廢粉末和固結固體材料。這樣，就可以減少高昂的材料成本和環(huán)境污染。整體生命周期分析評估經(jīng)濟和生態(tài)影響。

該項目包括來自科研機構、大型企業(yè)和多家中小企業(yè)的 11 家合作伙伴。BAM 正在貢獻其在綜合材料表征、增材制造工藝、工藝監(jiān)控和部件檢查以及高溫下材料行為測定方面的專業(yè)知識