Shell(壳牌)与GE Additive合作：3D打印具有复杂结构的氧氢微混合器

2022年11月18日，南极熊获悉，在 Formnext 2022 期间，Shell International BV 和GE Additive公布了联合设计的工程项目成果：增材制造的氧氢微混合器。这个复杂的非功能性演示部件是在 GE Additive Concept Laser M Line 系统上用镍合金 718 打印的，该系统安装在Shell的 3D 打印 CoE 和车间，位于荷兰阿姆斯特丹能源转型园区 (ETCA)。



Shell一直拥有着一个3D打印设施区域，以利用增材制造来制作原型和打印功能部件。拥有自己的打印能力使Shell的研发部门可以自由地创造市场上没有的新零件，并解决支持能源转型的新技术挑战。

Shell增材技术主题专家 Joost Kroon 解释说：“为了测试 M Line打印机的能力，我们与 GE Additive 团队合作，同意应用增材技术来重新构想一个大型复杂部件，其中包含传统方法难以制造的通道。研究氧氢微混合器与我们公司在能源转型中发挥积极作用的战略非常吻合。”

从自然界的几何学中汲取灵感
位于慕尼黑的 GE Additive AddWorks 团队的首席设计工程师 Sonali Sonawane Thakker 的任务是研究、设计和迭代 Formnext 上展示的最终设计。她的任务是设计一个大型、复杂且包含氢气和压缩氧气通道的部件。Sonawane Thakker 能够利用增材技术提供的设计自由度来重新思考零件的结构和形状。

“现有的微混合器，也称为氢氧燃烧器，通常是圆柱形的，这是为了适应传统方式制造，以适应储罐、管道和喷嘴的复杂布局。为了增加复杂性，我们选择了一个大的圆锥形设计，并从平面结构转移到带有 ISO 网格的弯曲结构，以增加整体强度，而不是通常的平面结构。”


△GE Additive Shell 微混合器

Sonawane Thakker 从自然界的几何学和对称性中寻求灵感，尤其是在花朵和花瓣中复制的斐波那契数列。“我从花粉粒在花头中的形成方式中汲取了灵感，将 330 多个独立的喷嘴整合成一个圆形图案，弯曲的壁和圆锥形也反映了花瓣的形状，”她补充道。

构建和后处理
在Shell和 GE Additive 团队进行可行性分析和迭代之后，重新设计的零件的设计和尺寸最终确定了，他们选择了镍合金 718 作为构建材料，打印参数如下。

零件尺寸：
●高度：~296 毫米
●直径：484 毫米
●其他：X ~ 429 毫米 Y ~ 490 毫米

M Line 上零件的构建准备和打印由团队负责人 Lisa Kieft-Lenders 和壳牌 3D 打印卓越中心和车间的技术人员 Dennis Boon 监督。

Kieft-Leenders 说：“我们从一开始就参与了这个项目。鉴于这是迄今为止在 M Line 上构建的最大和最复杂的部件之一，我们一直与慕尼黑的 GE Additive 团队保持密切联系，并在阿姆斯特丹当地得到当地支持现场服务工程师。在开始时进行一些调整后，打印任务在 9 天内顺利运行。”

Shell工厂也完成了后处理，通过在设计阶段由 Sonawane Thakker 加入的除粉孔使这变得更加容易。该零件于 11 月初完成，并被送到 Formnext 的 GE Additive 展台。活动结束后，微型混合器将被归还并在壳牌的 ECTA 上展出。

GE Additive 在 EMEA 的 AddWorks 负责人 Rob Dean 说。“我们对 M Line 的性能充满信心。我们抓住每一个机会用双手测试它的极限。在这个项目中，我不能低估协作和解决问题的力量。它汇集了一些优秀的增材制造技术的思想，最终的结果不仅在视觉上令人惊叹，而且在尺寸、复杂性方面也令人印象深刻。“