نخستین چاپ سه‌بعدی پره‌های توربین بخار

پژوهشگران آمریکایی اولین پره‌های توربین بخار را که با فناوری چاپ سه‌بعدی ساخته می‌شود، به واقعیت تبدیل کردند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، در یک دستاورد بزرگ، پژوهشگران آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) زیر نظر وزارت انرژی ایالات متحده، پره‌های بزرگ توربین بخار دوار برای نیروگاه‌ها را با موفقیت چاپ سه‌بعدی کردند.

پژوهشگران ORNL با همکاری با شرکت فناور زیمنس، با به‌کار گرفتن فناوری چاپ سه‌بعدی برای تولید پره‌های بزرگ توربین‌های بخار به نقطه عطف مهمی دست یافته‌اند.

این نقطه عطف قابل توجه نشان‌دهنده یک پیشرفت اساسی در «تولید افزایشی قوس سیمی» است که پتانسیل این روش را برای تولید اجزای حیاتی با وزن بیش از ۱۰ کیلوگرم نشان می‌دهد.

در شکل سنتی، این قطعات با استفاده از فرآیندهای ریخته‌گری و آهنگری تولید می‌شدند که اغلب به صورت بین‌المللی برون‌سپاری می‌شدند.

تولید افزایشی قوس سیمی چیست؟

تولید افزایشی قوس سیمی از یک قوس الکتریکی برای ذوب سیم فلزی تحت کنترل دقیق یک بازوی رباتیک استفاده می‌کند. این فرآیند لایه‌های فلزی نازکی را ایجاد می‌کند تا شکل‌های پیچیده‌ای را ایجاد کند که سپس برای برآوردن مشخصات طراحی نهایی، به‌کار گرفته می‌شوند.

مایکل کرکا، پژوهشگر ارشد ORNL بر فوریت این نوآوری تأکیدو اظهار کرد: اکنون متوجه شده‌ایم که نمی‌توانیم قطعات ریخته‌گری و آهنگری را با حجم کم که بیش از ۱۰۰ یا ۲۰۰ پوند است، از زنجیره تأمین داخلی دریافت کنیم.

شرکت زیمنس، تحقیقات روی فناوری تولید افزایشی قوس سیمی را در سال ۲۰۱۹ با تمرکز بر تعمیر قطعات آغاز کرد. با این حال، دامنه این پروژه در طول همه‌گیری کرونا گسترش یافت که زمان انتظار برای پره‌های جدید توربین بخار ریخته‌گری‌شده را تشدید کرد.

در عوض، این پروژه گسترش یافت و شامل چاپ سه‌بعدی تمام قطعات جایگزین شد.

آناند کولکارنی از شرکت زیمنس می‌گوید: قابلیت اسکن قطعه در حین ساخت، اطلاعات درستی را به ما می‌دهد که می‌تواند به کارکنان ما داده شود و ما را قادر می‌کند زمان تولید را کاهش دهیم.

در حالی که روش‌های سنتی ممکن است تا دو سال طول بکشند، این فرآیند چاپ سه‌بعدی با استفاده از فناوری قوس سیمی، امکان چاپ یک تیغه توربین بخار بزرگ را در عرض تنها ۱۲ ساعت فراهم می‌کند و با آن یک توربین کامل را می‌توان در عرض دو هفته تولید کرد.

کولکارنی ضمن برجسته کردن کارایی این فرآیند، گفت: وقتی پتانسیل فناوری قوس سیمی را در آزمایشگاه دیدیم، فکر کردیم که می‌توانیم کل فرآیند ساخت تیغه را در یک نوبت انجام دهیم.

فناوری چاپ سه‌بعدی پیشگام برای پره‌های توربین

اگرچه قوس سیمی یک فناوری چاپ سه‌بعدی شناخته شده است، اما این پروژه اولین کاربرد خود را در ساخت یک جزء چرخشی در این مقیاس نشان داد.

مایکل کرکا این چالش‌ها را تصدیق و اظهار کرد: توانایی چاپ و تکمیل چیزی بدون مشخص کردن ویژگی‌ها یک چالش است. علاوه بر این، خواص خنک‌کنندگی قطعات بزرگ‌تر حساسیت و سرعت رسوب لایه‌ها را افزایش می‌دهد.

توانایی چاپ سه‌بعدی این قطعات حیاتی، زمان خرابی آنها را کاهش می‌دهد و جایگزینی انعطاف‌پذیرتر و قابل اعتمادتر برای روش‌های تولید سنتی ارائه می‌دهد.

یک مزیت کلیدی چاپ سه‌بعدی، رهایی شرکت‌ها از وابستگی به ابزارهای تولیدی خاص است. کرکا می‌گوید: چاپ سه‌بعدی جایگزین قابل اعتمادتری ارائه می‌دهد، زیرا می‌تواند هر طرحی را تکرار کند. قدمت بسیاری از اجزای توربین‌ها که متعلق به چندین دهه قبل هستند، چالش مهمی را ایجاد می‌کند که چاپ سه‌بعدی به طور مؤثر آن را برطرف می‌کند.

این دستاورد نشان‌دهنده جهش قابل توجهی در تولید انرژی است که بر پتانسیل تحول‌آفرین فناوری چاپ سه‌بعدی در چشم‌انداز تولید تاکید دارد.

انتهای پیام