Лазерный мир

Около 200 производителей турбомашин, разработчиков программного обеспечения, производителей инструментов, исследователей, производителей машин и машиностроительных компаний из 18 стран собрались на 5-й конференции Международного центра по производству турбомашин ICTM, которая состоялась 6-7 февраля 2019 года в Аахене , Германия, чтобы обсудить новые тенденции с экспертами из отраслей, которые включают авиацию и производство электроэнергии.

Мероприятие организовано Институтом производственных технологий Фраунгофера (Fraunhofer IPT) и Институтом лазерных технологий Фраунгофера (Fraunhofer ILT), которые также участвуют в конференции в качестве партнеров по исследованиям и находятся в Аахене.

Презентации на конференции охватывали широкий круг тем, включая цифровизацию, производство, подбор материалов и будущее производства турбомашин. Тем не менее, разговор здесь уже не о пропасти между экологическими и экономическими проблемами, а скорее о стремлении достичь «эколого-экономических» результатов — решений, которые сочетают в себе защиту окружающей среды и производительность.

Около 200 участников приняли участие в 5-й конференции Международного центра по производству турбомашин ICTM в Аахене — темы включали высокопроизводительное, экологически чистое производство. (© Fraunhofer ILT, Аахен, Германия)

В настоящее время существуют две основные проблемы, затрагивающие сектор производства турбомашин: переход к новой энергетической экономике и предъявляемые к ней жесткие требования, а также экологические стандарты, установленные Международной организацией гражданской авиации (ИКАО). К 2050 году ИКАО потребует от воздушных судов сократить выбросы углекислого газа и азота на 75% и 90% соответственно и снизить уровень шума на 65%. Достижение этих целей осложняется тем фактом, что спрос на турбины в течение многих лет рос из-за динамичных заказов в авиационной промышленности.

В своем выступлении Ларс Вагнер, главный операционный директор MTU Aero Engines (Мюнхен, Германия), объяснил, как компания планирует справляться с бумом заказов и соответствующими требованиями к мощности в течение следующих 10 лет, внедряя различные решения, в том числе умные производства. Еще одним ключом к повышению производительности будет аддитивное производство. MTU является одним из пионеров в использовании этой технологии в двигателестроении, поскольку в настоящее время в промышленности используются 2000 серийных деталей турбины низкого давления с аддитивным изготовлением. Производство дополнительных компонентов для аддитивного производства объемом от 25 000 до 30 000 деталей в год запланировано на 2020 год.

Одним из новичков в сфере аддитивного производства является компания MAN Energy Solutions (Оберхаузен, Германия), которая закрепилась в бизнесе 3D-печати на металле с помощью процесса лазерной наплавки по порошковому слою (laser powder-bed fusion, LPBF). Эта технология, также известная как селективное лазерное плавление (SLM), была разработана и запатентована Fraunhofer ILT. Майкл Кляйнхенц, руководитель производства, объяснил, как LPBF оказалось успешной техникой не только для прототипирования, но и для начального выбора одобренных деталей, которые уже сходят с конвейера.

Презентация Кляйнхенза опровергла идею о том, что компоненты с аддитивным производством по своей природе более дороги в производстве. Он отметил, что стоимость изготовления детали для лопатки компрессора фактически упала, потому что она больше не состоит из 13 отдельных компонентов, а состоит из одной детали, производимой 3D-принтером. К другим преимуществам относится возможность применения методов аддитивного проектирования для оптимизации конструкции компонентов и повышения производительности лопатки.

Во время экскурсии по Fraunhofer ILT участники конференции выяснили, над какими процессами в настоящее время работают исследователи, чтобы оптимизировать 3D-печать для надежного использования в промышленных масштабах — явный признак того, что технология аддитивного производства все еще имеет гораздо больший потенциал. Эти процессы включают в себя интеграцию датчиков в процесс LPBF, печать трехмерных компонентов с использованием титана и высокопрочных сталей, а также разработку сплавов материалов для лазерного аддитивного производства.

Три происходящих события вызвали особый интерес. Первый — это гибридное аддитивное лазерное осаждение материала, автоматизированный аддитивный процесс, который Fraunhofer ILT в настоящее время исследует в рамках совместного проекта (ProLMD) с партнерами из авиационной промышленности и других секторов. ProLMD, финансируемый Федеральным министерством образования и исследований Германии (BMBF), сочетает в себе лазерное осаждение материалов (LMD) с традиционными технологиями производства. Это позволяет производителям добавлять арматуру и другие геометрические элементы к литым и кованым деталям с использованием LMD.

Другая методика, известная как экстремальное высокоскоростное лазерное осаждение материала (EHLA), уже опробована и испытана на практике и оказалась быстрой и экологически чистой альтернативой твердому хромированию в морских установках в Нидерландах.

На конференции ICTM 2019 исследователи Fraunhofer ILT представили предварительные результаты фокус-проекта Fraunhofer futureAM. Крупногабаритные компоненты теперь могут быть изготовлены с использованием масштабируемой системы LPBF, которая превосходит предыдущие ограничения традиционных систем металлической 3D-печати.
(© Fraunhofer ILT, Аахен, Германия)

Крупногабаритные компоненты размером 1000 × 800 × 500 мм теперь могут быть изготовлены с использованием масштабируемой системы LPBF, которая превосходит предыдущие пределы традиционных систем металлической 3D-печати. Конференция ICTM также продемонстрировала систему с новой лазерной головкой, которая была разработана в рамках фокус-проекта Фраунгофера под названием futureAM. Это повышает производительность в 10 раз по сравнению с обычными системами LPBF.

Компании: ipt.fraunhofer.de и ilt.fraunhofer.de.

Источник: https://www.industrial-lasers.com/articles/2019/03/additive-manufacturing-is-focus-of-turbomachinery-manufacturing-conference.html