走向生产之路：西门子3D打印涡轮叶片

西门子在3D打印领域已经花了不少力气，比如大力支持创业者，开发新应用和PLM软件，以及宣布2018年将推出按需制造市场平台。不过，这些举动与3D打印的炒作没有任何关系，完全是因为西门子自己在使用3D打印技术的过程中看到了它巨大的潜力与发展前景。

正如视频（点击查看）中所说，叶片是十分复杂的零件，如果你可以3D打印叶片，那么你就可以3D打印任何东西。

西门子能源部门的燃气涡轮机叶片完全采用增材制造（AM）技术获得的测试成功给西门子软件部门带来了极大的信心，因为这意味着3D打印技术进入到生产领域更加可信确凿。西门子在模拟真实工作环境下成功地验证了增材制造涡轮叶片的可行性。每分钟13000转，温度超过摄氏1250度，西门子测试的叶片设计具有完全改进的内部冷却几何制造。叶片被安装在功率为13兆瓦（MW）的西门子SGT-400工业燃气轮机上。涡轮叶片由高性能多晶镍高温合金粉末制成，这允许它们承受高压、高温和涡轮高速运转的旋转力。

由此出发，西门子看到了增材制造技术的潜力：增材制造可以实现优良的机械性能，粉末状原材料细晶组织，在微观结构上各向异性需要的控制和引导。除了叶片，西门子正在开发独特的燃气轮机设计，凭借在能源市场100年以上的经验，西门子将新的设计可能性转化为客户的具体解决方案。

西门子用于测试这些叶片性能的工厂位于英国的林肯，在这里叶片通过测试后被放入到真实的工作环境中。而根据西门子能源部门的专家，这些带有复杂内部冷却形状的叶片为涡轮提供了更好的效率。而叶片的生产则通过位于美国Worcester的工厂来完成。

叶片的加工技术则来自与西门子收购的Materials Solutions公司，Materials Solutions的核心竞争力来自于其对选择性激光熔融材料的控制能力。最擅长的领域包括Inconel 625, Inconel 718,以及镍基合金包括Hasteloy X, C263, C1023, CM247LC。通过实现对材料在加工过程中的控制，Materials Solutions发展了自己的核心竞争力：对诸如叶片这样的高温合金的加工能力，不仅是性能优越，而且其几何形状也是通过传统加工方式无法实现的。

涡轮叶片是机械制造业中复杂的零件之一，由叶身、榫头、叶冠等构成。叶身型面是由基元叶型按一定的积叠规律积叠而成的空间曲面，叶身设计制造质量直接影响到整个涡轮机的效率。

More Efficient, Better Product，这激发工程师们更加注重围绕着提升产品性能的方向去思考，这也是重新思考一切的重要机会。重新想象未曾有过的产品，重新思考和创新产品，改造工厂，改变制造过程，重新思考业务。这就是为什么西门子认为增材制造将改变制造领域的游戏规则。

此外，西门子在瑞典Finspång利用金属3D打印技术直接制造燃烧室中的复杂燃烧器零部件，并利用3D打印技术对燃烧器进行快速修复。

除了将3D打印技术应用在复杂燃烧器的直接制造与修复中，西门子还将在燃气轮机的备品备件的生产中应用3D打印技术，特别是对于设计图纸缺失的停产零部件，西门子希望通过三维扫描、三维建模和3D打印这样的数字化技术，为用户制造出小批量的备件。但无论是哪一种应用，西门子都紧紧抓住了3D打印技术在制造复杂产品、小批量产品和无模具制造方面的优势。

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来源：3D科学谷