Metāla 3D drukāšana, kas ir piedevu ražošanas pamatnozare, izmanto digitālos modeļus, lai virzītu metāla pulveru kausēšanu un sakraušanu slāni pa slānim, lai izveidotu cietas sastāvdaļas. Starp tās pamatoperācijām ir elektronu staru kausēšana (EBM) un selektīva lāzerkausēšana (SLM). SLM sistēmā metāla pulveru kausēšanai tiek izmantoti augstas-enerģijas lāzera stari, kas ļauj slāņot-ar-slāņa uzbūvi sarežģītas struktūras, precīzi kontrolējot lāzera skenēšanas ceļus. Pamatojoties uz Siemens Energy pieeju, tā SLM-izbūvētais gāzes turbīnas deglis apvieno 13 metinātus komponentus vienā vienībā, ievērojami pagarinot komponentu kalpošanas laiku un uzticamību.
Šai tehnoloģijai ir trīs galvenās priekšrocības: pirmkārt, tajā tiek izmantoti vairāk nekā 95% materiāla, kas ir daudz labāk nekā parastajās liešanas metodēs izmantotie 60%-70%; otrkārt, tas var radīt sarežģītas formas, kuras ir grūti izveidot ar tradicionālām metodēm, piemēram, šūnveida modeļus dzesēšanai dzinēja cilindru galviņās; un treškārt, optimizējot dizainu, detaļas var padarīt par 30%-70% vieglākas, vienlaikus saglabājot stiprību. Izmantojot metāla 3D drukāšanu, Siemens Energy pētījumi ir parādījuši, ka cilindru galvu svars ir samazinājies no 5095 gramiem līdz 1755 gramiem, tādējādi samazinot tilpumu par 65% un palielinot siltuma izkliedes efektivitāti par 40%.
Izmantojot Materials Solutions, Siemens Energy ir izstrādājis ražošanas sistēmu, kas aptver deviņdesmit rūpnieciskos metāla 3D printerus. Izmantojot SLM tehnoloģiju, gāzturbīnu lāpstiņas ir izstrādātas, lai uzlabotu gaisa plūsmu tajās, atdarinot dabu, kas palīdz efektīvāk sadedzināt degvielu un samazina nepieciešamību pēc dzesēšanas gaisa. Tehnoloģiskais jaunums slēpjas materiālu inovācijā: niķeļa-bāzes sakausējuma pulveru radīšana, kas piemēroti augstas-temperatūras apstākļiem, kas var uzturēt 100 000 stundu kalpošanas laiku 650 grādu temperatūrā.
Pielāgota lāpstiņu mirgotāju ražošana ir panākta, izmantojot 3D metāla drukas tehnoloģiju, lai risinātu problēmas, kas saistītas ar parasto asmeņu ražošanu, kas ir atkarīga no veidnēm un rada augstas izmaksas. Topoloģiskās optimizācijas dizains ir samazinājis zibens novadītāja svaru par četrdesmit procentiem un trīskāršojis uzstādīšanas efektivitāti. Šī tehnoloģija var samazināt uzturēšanas izmaksas par 20% un ievērojami uzlabot enerģijas ražošanas iekārtu kopējo ekspluatācijas laiku ekonomiju saistībā ar jūras vēja enerģiju.
3D metāla drukāšana ir atrisinājusi sarežģīto mikrokanālu apstrādes problēmu, kuru ir grūti sasniegt ar tradicionālajām metodēm mikroturbīnu dzinēju attīstībā. UPiemēram, 50 mm mikrogaisa -dzesētai turbīnai 3D drukāšanas radītā dzesēšanas kanāla sieniņu biezums ir tikai 0,3 mm, tādējādi uzlabojot dzesēšanas efektivitāti par 50% un iegūstot trīs reizes lielāku jaudas blīvumu nekā parastajās konstrukcijās.
Trīs dimensijas atspoguļo trīs{0}}metāla 3D drukāšanas pielietojuma vērtību enerģētikas nozarē:
ASaskaņā ar Siemens Energy praksi iekārtu izmantošana ir palielinājusies par 200%, savukārt degļu komponentu, kas izgatavoti ar 3D drukāšanu, ražošanas cikls ir samazināts no 12 nedēļām ar tradicionālajām metodēm līdz 4 nedēļām. Pielāgota lāpstiņu mirgotāju ražošana ir samazinājusi piegādes ciklu no 60 dienām līdz tikai 7 dienām vēja enerģijas ražošanas sektorā, tādējādi apmierinot pieprasījumu pēc ātras atbildes tirgū.
DA tiešais ražošanas izmaksu samazinājums izriet no labākas materiālu izmantošanas. UU izmantojot gāzes turbīnu lāpstiņas kā piemēru, parastās liešanas metodes izšķiež līdz 30% materiālu, savukārt 3D drukāšana rada tikai 5% atbalsta materiālu zudumu. Energoiekārtu ekspluatācijas un apkopes sektorā 3D drukas tehnoloģija ir samazinājusi apkopes reakcijas laiku līdz 24 stundām un samazinājusi rezerves daļu inventarizācijas izmaksas par 40%.
Topoloģijas optimizācijas dizains palielina motora cilindra galvas siltuma izkliedes laukumu par 80%, kā rezultātā svars samazinās par 66%. Mikroenerģijas iekārtu jomā 3D drukas tehnoloģija ir panākusi precīzu mikrokanālu izgatavošanu 0,1 mm līmenī, tādējādi sniedzot iespējas būtisku komponentu, piemēram, kurināmā elementu bipolāro plākšņu, novatoriskam dizainam.
Neskatoties uz lielajām tehnoloģiskajām priekšrocībām, metāla 3D drukas izmantošana enerģētikas sektorā joprojām rada trīs galvenās grūtības.
Pašreizējo metāla pulveru ierobežotā izmantošana augsta spiediena{0}}komponentos ir saistīta ar to, ka to noguruma izturība ir par 15% līdz 20% zemāka nekā ražotajiem materiāliem. Progresa atslēga ir jaunu sakausējumu veidu izstrāde, piemēram, īpašus titāna sakausējumus, kas izgatavoti ar lāzera piedevu ražošanu, kas var sasniegt 900 MPa vai lielāku tecēšanas robežu.
Procesa optimizācijai joprojām ir jāpārvar termiskās deformācijas radītā izmēru novirze. Izmantojot multi-fizikas simulācijas tehnoloģiju, Siemens Energy pārvalda cilindru galvu izmēru precizitāti ± 0,05 mm robežās, kas ir par 50% precīzāk nekā parastās metodes.
Enerģijas iekārtu 3D{1}}drukātajām sastāvdaļām nav nozares sertifikāta. EEVisaptverošas procesa standartu sistēmas izveide, kas ietver materiālus, procedūras un testēšanu, ir daļa no pašreizējā izrāviena ceļa. Piemēram, attiecībā uz metāla 3D{5}}drukātajiem komponentiem Vācijas VDI 3405 standarts ir standartizējis noguruma veiktspējas pārbaudes procedūras.