Centrul de aplicații tehnologice Siemens Energy

INDUSTRIE: Producție de energie electrică, robotică

APLICAȚIE: Dispozitiv pentru paletele turbinei cu gaz

LOCAȚIE: Florida, USA

IMPRIMANTE: Onyx One, Mark Two, X3 și X7

MATERIALE: Onyx, fibră de carbon

SOFTWARE: Simulare

Datorită faptului că o șesime din energia electrică a lumii este generată de produsele și tehnologiile Siemens Energy, compania este într-o poziție unică pentru a sprijini societățile din întreaga lume în abordarea și depășirea provocării de a satisface nevoia tot mai mare de energie durabilă, fiabilă și accesibilă.

CLIENTUL

 

Centrul de Aplicații Tehnologice Siemens Energy este un centru de soluții industriale de la concept la finalizare, de clasă mondială, pentru piața industrială. Oferă soluții de proiectare, inginerie și prototipare rapidă pentru probleme industriale, folosind o varietate de tehnologii pentru a-și atinge obiectivele, inclusiv robotică, scanare, instrumente digitale și fabricație aditivă și substractivă.

 

Centrul sprijină afacerea globală de inginerie a Siemens Energy și rezolvă probleme de proiectare și inginerie pentru o varietate de clienți. Cea mai recentă adiție la portofoliul de tehnologii al centrului este Simularea de la Markforged, care permite inginerilor să testeze virtual rezistența și rigiditatea pieselor în cadrul fluxului lor de lucru Eiger™. Aceasta le permite să optimizeze utilizarea și locația materialului de fibră continuă adăugată la imprimări pentru a echilibra rezistența piesei cu timpul și costul de imprimare.

PROVOCAREA

 

Siemens Energy produce motoare mari de turbine cu gaz utilizate pentru a genera energie electrică pentru clienți din întreaga lume. Acestea conțin mai multe inele de palete statice care direcționează fluxul de gaze fierbinți după ce combustibilul motorului este aprins. Aceste palete din Inconel conțin acoperiri ceramice care le protejează împotriva temperaturilor de până la 2.200° C. Siemens Energy folosește Forja Digitală pentru a testa continuu componente și pentru a itera idei de proiectare care contribuie la îmbunătățirea eficienței turbinei cu gaz.

 

Una dintre tehnologiile folosite pentru a valida idei noi la centru este Termografia cu Aer Cald. În timpul acestei tehnici, aerul fierbinte este trecut prin canalele interne de răcire ale paletei, în timp ce o cameră termografică cu infraroșu este folosită pentru a imagina rezultatul excitării termice pe suprafața piesei. Inginerii caută zone cu uzură excesivă sau degradare în acoperirea ceramică, precum și orice evidență a alungirii stresului.

 

Paletele, care au în medie 6,8 kg greutate și până la 90 cm lungime, trebuie să fie ținute într-un dispozitiv, pe măsură ce aerul de până la 315° C este trecut peste ele, pentru a simula condițiile de funcționare ale motorului. Dacă un dispozitiv lasă să cadă o paletă, ar putea cauza mii de dolari în daune. Nu numai că ar fi dificil să se determine dacă daunele au fost cauzate de uzura rutinieră a motorului sau de faptul că paleta a căzut pe podea.

 

Anterior, pentru a ține paletele în timpul acestor teste se foloseau dispozitive metalice și garnituri. Dar aceste dispozitive durau până la 6 săptămâni pentru a fi prelucrate și garniturile de silicon costau până la 10.000 de dolari pentru a fi modelate. Așa că echipa TAC a început să le producă în Onyx cu un procentaj ridicat de fibră de carbon continuă pentru a se asigura că vor fi suficient de puternice pentru a ține paletele. Dar uneori acest lucru ducea la timpuri de imprimare mai mari decât cele dorite și materiale irosite.

SOLUȚIA

 

Simularea de la Markforged permite echipei TAC să creeze dispozitive durabile într-un mod mai eficient din punct de vedere al timpului și al costului. Atunci când au avut oportunitatea să testeze beta o versiune a lui Eiger™ care încorpora noua unealtă de Simulare, au văzut-o ca pe o oportunitate de a-și optimiza dispozitivele personalizate pentru rezistență și timp de imprimare.

 

Simularea a relevat faptul că designerii de piese specificau frecvent mai multă fibră de carbon decât era necesar pentru a obține rezistența solicitată a dispozitivelor, deoarece nu aveau încredere în impactul Reinforțării cu Fibre Continue (CFR) asupra rezistenței sau rigidității pieselor lor. Simularea i-a ajutat să depășească această barieră de cunoștințe oferindu-le mai multă încredere în impactul CFR asupra designurilor lor. Acest lucru le-a permis să reducă utilizarea fibrei de carbon cu până la 60% și să reducă timpurile de imprimare cu până la 75%.

 

Echipa TAC a descoperit, de asemenea, că Simularea putea realiza optimizările de proiectare într-o fracțiune din timpul necesar pentru ca un inginer să ruleze proiectarea dispozitivului prin analiza tradițională de Element Finit (FEA). Simularea de la Markforged îi ghidează pe utilizatori în aplicarea condițiilor de limită și este optimizată pentru materialele Markforged folosite în piesă. În plus, îi permite echipei TAC să efectueze eficient această analiză structurală în cadrul fluxului lor de lucru Eiger™.

 

VIITORUL

 

Echipa TAC a adoptat Simularea de la Markforged pentru că le oferă mai multe beneficii cheie. În primul rând, le oferă o analiză structurală rapidă și precisă a designurilor de piese, permițându-le să echilibreze nevoia de timpi rapizi de imprimare cu cerința de a obține piese structural solide. Aceste date îi ajută, de asemenea, să argumenteze capacitatea structurală a pieselor produse prin imprimare 3D în discuțiile cu clienții.

 

Echipa TAC a descoperit, de asemenea, că Simularea de la Markforged îi poate ajuta să determine orientarea optimă de imprimare pentru fiecare piesă, ceea ce nu numai că afectează rezistența piesei, dar și timpul de imprimare.

 

 

Pe măsură ce acest software evoluează, echipa TAC este convinsă că va deveni o unealtă integrală în dezvoltarea pieselor imprimate 3D cu fabricație prin filament de fuziune (FFF).