ענף ליבה של ייצור תוסף, הדפסת מתכת תלת מימדית משתמשת במודלים דיגיטליים כדי לכוון את ההיתוך והערימה של אבקות מתכת שכבה אחר שכבה ליצירת רכיבים מוצקים. בין הפעולות הבסיסיות שלו ניתן למנות המסת קרן אלקטרונים (EBM) והמסת לייזר סלקטיבית (SLM). ב-SLM, משתמשים בקרני לייזר באנרגיה גבוהה- להמסת אבקות מתכת, מה שמאפשר בנייה-לפי-שכבה של מבנים מורכבים באמצעות שליטה מדויקת בנתיבי סריקת הלייזר. בהתבסס על הגישה של סימנס אנרג'י, מבער טורבינת הגז הבנוי SLM-משלב 13 רכיבים מרותכים ליחידה אחת, ומאריך מאוד את חיי הרכיבים ואת אמינותם.
ישנם שלושה יתרונות מרכזיים של טכנולוגיה זו: ראשית, היא משתמשת ביותר מ-95% מהחומר, וזה הרבה יותר טוב מה-60%-70% המשמשים בשיטות יציקה רגילות; שנית, הוא יכול ליצור צורות מורכבות שקשה ליצור בשיטות מסורתיות, כמו דפוסי חלת דבש לקירור בראשי צילינדר של מנוע; ושלישית, על ידי אופטימיזציה של העיצוב, ניתן להפוך חלקים לקלים יותר ב-30%-70% תוך שהם עדיין חזקים. באמצעות הדפסת תלת מימד מתכתית, המחקר של סימנס אנרג'י הוכיח כי משקלם של ראשי צילינדר ירד מ-5095 גרם ל-1755 גרם, ולכן מייצר הפחתה של 65% בנפח ושיפור של 40% ביעילות פיזור החום.
באמצעות פתרונות חומרים, סימנס אנרג'י פיתחה מערכת ייצור המשתרעת על תשעים מדפסות תלת מימד מתכתיות תעשייתיות. באמצעות טכנולוגיית SLM, להבי טורבינת הגז המיוצרים נועדו לשפר את זרימת האוויר בתוכם על ידי חיקוי הטבע, מה שעוזר לשרוף דלק בצורה יעילה יותר ומפחית את הצורך באוויר קירור. החידוש הטכנולוגי טמון בחדשנות החומרית: יצירת אבקות סגסוגת על בסיס ניקל- המתאימות לתנאי טמפרטורה- גבוהים, שיכולות לשמור על חיי שירות של 100,000 שעות ב-650 מעלות.
ייצור מותאם של מבזיקי להבים הושג באמצעות טכנולוגיית הדפסת מתכת תלת מימדית כדי להתמודד עם האתגרים של ייצור להבים קונבנציונלי, המסתמך על תבניות וכרוך בעלויות גבוהות. תכנון אופטימיזציה טופולוגית הפחית את משקלו של מעכב הברקים בארבעים אחוז והשלש את יעילות ההתקנה. טכנולוגיה זו יכולה להפחית את עלויות התחזוקה ב-20% ולשפר משמעותית את כלכלת החיים הכוללת של-ציוד לייצור חשמל בהקשר של אנרגיית רוח ימית.
הדפסת מתכת תלת מימדית פתרה את הנושא המאתגר של עיבוד מיקרו-ערוצים שקשה להגיע אליו בשיטות קונבנציונליות באבולוציה של מנועי מיקרו-טורבינה. Uעבור טורבינת מיקרו-אוויר בגודל 50 מ"מ-לדוגמה, עובי הדופן של תעלת הקירור המיוצר על ידי הדפסה תלת-ממדית הוא רק 0.3 מ"מ, ולכן משפר את יעילות הקירור ב-50% ומקבל צפיפות הספק גבוהה פי שלושה מאשר בעיצובים רגילים.
התלת מימד משקף את ערך היישום של-פי שלושה של הדפסת תלת-ממד מתכת במגזר האנרגיה:
A על פי הנהלים של סימנס אנרג'י, השימוש בציוד עלה ב-200%, בעוד שמחזור הייצור של רכיבי מבערים המיוצרים בהדפסת תלת מימד נחתך מ-12 שבועות בשיטות קונבנציונליות ל-4 שבועות. הייצור המותאם של מהבהבי להבים הפחית את מחזור האספקה מ-60 יום ל-7 ימים בלבד בתחום ייצור כוח הרוח, ובכך עונה על הדרישה לתגובות מהירות בשוק.
הפחתה ישירה של עלויות הייצור נובעת מניצול משופר של חומרים. Uשימוש בלהבי טורבינת גז כדוגמה, טכניקות יציקה קונבנציונליות מבזבזות עד 30% מהחומרים, בעוד שהדפסת תלת מימד גורמת לאובדן של 5% בלבד של חומרים תומכים. בתחום התפעול והתחזוקה של ציוד אנרגיה, טכנולוגיית הדפסת תלת מימד הפחיתה את זמני התגובה לתחזוקה עד ל-24 שעות והקטינה את עלויות מלאי חלקי החילוף ב-40%.
תכנון אופטימיזציה של טופולוגיה מגדיל את אזור פיזור החום של ראש צילינדר המנוע ב-80%, וכתוצאה מכך ירידה של 66% במשקל. בתחום של ציוד מיקרו-אנרגיה, טכנולוגיית הדפסת תלת מימד השיגה ייצור מדויק של מיקרו-ערוצים ברמה של 0.1 מ"מ, ובכך מספקת הזדמנויות לעיצוב חדשני של רכיבים חיוניים, כגון לוחות דו-קוטביים של תאי דלק.
למרות היתרונות הטכנולוגיים הגדולים, השימוש בהדפסת מתכת תלת מימדית בתחום האנרגיה עדיין מציג שלושה קשיים עיקריים.
השימוש המוגבל באבקות מתכת נוכחיות ברכיבים בלחץ- גבוה נובע מחוזק העייפות שלהן נמוך ב-15% עד 20% מזה של חומרים מיוצרים. המפתח להתקדמות הוא פיתוח סוגים חדשים של סגסוגות, כמו סגסוגות טיטניום מיוחדות המיוצרות עם ייצור תוסף לייזר, שיכולות להשיג חוזק תפוקה של 900 מגפ"ס או יותר.
אופטימיזציה של תהליכים עדיין צריכה להתגבר על הסטייה הממדית שגרמה עיוות תרמי. U על ידי שימוש בטכנולוגיית סימולציית פיזיקה מרובה-, סימנס אנרג'י מנהלת את הדיוק הממדים של ראשי צילינדר בטווח של ± 0.05 מ"מ, שזה 50% יותר מדויק ממה שמאפשרות שיטות קונבנציונליות.
לא קיימת אישור תעשייתי לרכיבים המודפסים התלת-ממדיים- של ציוד אנרגיה. EE הקמת מערכת מקיפה של תקני תהליכים הכוללת חומרים, נהלים ובדיקות היא חלק מנתיב פריצת הדרך הנוכחי. עבור רכיבי מתכת מודפסים בתלת-ממד-, למשל, התקן הגרמני VDI 3405 תקן את ההליכים של בדיקת ביצועי עייפות.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-titanium-alloy-parts-in-medical.html