Împreună cu H+E-Produktentwicklung GmbH din Moritzburg, Saxonia, Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM din Dresda a dezvoltat o turbină cu gaz la scară, care demonstrează într-un mod impresionant potențialul și limitările tehnologiilor aditive pe bază de pat de pulberi.
Obiectul cu care s-a făcut demonstrația tehnologiei - „Siemens SGT6-8000 H”, un model la scară al turbinei cu gaz, care să genereze putere la scara de 1:25, a fost produs integral prin utilizarea proceselor aditive, excepție făcând arborele.
Ansamblul de componente constă din 68 de piese realizate din aluminiu, oțel și titan, care, prin optimizarea componentelor și a posibilităților tehnologiilor de topire cu fascicule de electroni și cu laser, înlocuiesc aproape 3.000 de piese individuale ce alcătuiesc ansamblul original. Turbina este complet funcțională. În același timp, combinația de tehnologii convenționale de fabricație – în acest caz, prelucrare – și procesele aditive cu Laser Beam Melting (LBM) și Selective Electron Beam Melting (SEBM) este prezentată într-un singur ansamblu.
Fraunhofer IFAM a fost implicat în fabricarea ansamblului, precum și în modificarea datelor pentru producția adaptată la tehnologie. Componentele carcasei cu etajele statorului au fost fabricate direct în locație, la Innovation Center Additive Manufacturing ICAM® din Dresda. Acestea au fost produse folosind Electron Beam Melting (EBM) din aliajul Ti-6Al-4V, la fabrica din Arcam Q20+. Treptele turbinei și celelalte componente ale carcasei au fost fabricate la H+E folosind Laser Beam Melting.
Planificarea producției a fost deosebit de importantă și de complexă, pentru stabilirea tehnologiei corespunzătoare pentru fiecare componentă. Precizia și duritatea suprafețelor, de exemplu, au trebuit să fie luate în considerare. De asemenea, s-a ținut cont de necesitatea și numărul structurilor auxiliare, precum și de dimensiunea componentei.
Funcționalitatea prototipului a fost o premisă obligatorie pentru toate situațiile. De exemplu, arborele și etajele sale trebuie să se poată roti liber între etajele statorului, iar componentele individuale ale prototipului trebuie conectate între ele cu un efort minim – prin înșurubare sau prin conectare.
Componentele au fost modificate din punct de vedere constructiv, ținând cont de experiența specialiștilor ce au fost implicați în procese, pentru a putea fabrica „bine de prima dată”, aplicând tehnologiile aditive de fabricație folosite. Această țintă a fost atinsă. De exemplu, segmentul 316L al carcasei a putut fi fabricat integral, după adaptări, cu LBM, fără ajutorul structurilor auxiliare.
Combinația de materiale diferite disponibile pe piață de la respectivii producători este demonstrată în acest prototip. Nu toate materialele procesate corespund materialelor avute în vedere pentru turbine. Limitarea constă în faptul că aceste materiale nu pot fi încă procesate de așa manieră încât să poată fi disponibile comercial.
Innovation Center Additive Manufacturing ICAM®, Fraunhofer IFAM Dresda și-a concentrat tehnologiile din domeniul fabricației aditive într-o singură locație și poate, astfel, oferi soluții personalizate pentru o varietate largă de probleme, dintr-o singură sursă.
Beneficiarul poate alege între Selective Electron Beam Melting, printarea pe ecran tri-dimensional, modelare prin extrudare termoplastică (FDM, care este echivalentă cu FFF), precum și printarea șabloanelor tridimensionale cu matrițe tridimensionale și pregătirea la fața locului.
