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La turbine imprimée en 3D combine 61 pièces en une seule – ImpressionEn3D.com

En juillet de cette année, Velo3D avait qualifié un nouvel alliage à base de nickel, Hastelloy X, en raison de son aptitude à la fabrication additive de composants de production d’électricité tels que les turbines à gaz, en utilisant la plate-forme AM en métal saphir de la société. Cette annonce avait suivi relativement rapidement grâce à l’obtention de la plus grosse commande de la société à ce jour, d’une valeur de 20 millions de dollars, et à la levée de 40 millions de dollars de financement, ce qui a porté l’investissement total de la société à 150 millions de dollars à ce jour.

Les turbines à gaz industrielles sont une application prioritaire pour Velo3D, et offrir des matériaux optimisés pour les applications de production d’électricité est essentiel pour favoriser l’adoption à grande échelle par ses clients. Suite à l’approbation de Hastelloy, la société s’est rapidement associée à Sierra Turbines et nTopology, fournisseur de solutions de conception générative, pour tester le matériau en impression 3D à 95% d’un unicore d’un moteur de microturbine de 20 kilowatts. Le matériau est optimisé pour avoir une résistance élevée à l’oxydation ou à la fissuration par corrosion, ce qui se traduit par des microturbines plus performantes qui nécessitent moins d’entretien.

Les résultats du noyau Aurelius Mk1 fabriqué de manière additive font ressortir les avantages de l’utilisation de la FA par rapport à l’approche de fabrication traditionnelle. Le nombre de pièces a été réduit de 61 composants séparés à un. Cela seul élimine le besoin de se procurer et de transporter diverses matières premières pour fabriquer des pièces individuelles en utilisant différents processus, ainsi que le besoin d’assemblage, bien sûr, impliquant des joints, des joints et des attaches de matériaux différents. Cela réduit également les exigences de post-traitement. La réduction des joints et la possibilité de concevoir avec des tolérances plus étroites préviennent en outre la possibilité de fuites, améliorant ainsi l’efficacité du moteur.

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AM a également permis aux concepteurs d’intégrer des circuits internes d’huile et de carburant, ainsi que de repenser le jet de carburant et la forme de la flamme dans la chambre de combustion. À l’aide de la plate-forme de conception générative nTop, Sierra Turbines a modélisé une géométrie de réseau spécifique pour atomiser le carburant et un injecteur de carburant à 360 degrés pour répartir le carburant de manière égale sur la circonférence de la chambre de combustion. En repensant à partir de zéro, les concepteurs ont également été en mesure de rendre la turbine plus efficace en masse (réduction du poids de 50%), ce qui se traduit par un rapport poussée / poids attendu (augmentation de 10 fois de la densité de puissance) significativement plus élevé que l’état existant. -art des turbines de puissance similaire. Concernant la capacité à faire progresser la conception à l’aide de la FA, Roger Smith, PDG de Sierra Turbines, a déclaré:

Mon équipe de conception est libérée des contraintes de la fabrication traditionnelle et même des technologies de FA métalliques existantes, de sorte qu’elles peuvent se concentrer uniquement sur la définition de la géométrie nécessaire pour maximiser les performances et la différenciation.

Cela a été rendu possible en grande partie par la plateforme Velo3D Sapphire, avec une impression 3D métal sans support, et le nouveau matériau spécialisé Hastalloy. L’étude de cas de nTopology notes,

Ce haut niveau d’intégration n’aurait cependant pas été possible avec des machines autres que l’imprimante 3D métal VELO3D Sapphire. La lame de recouche sans contact utilisée dans la machine VELO3D permet une impression sans support de surplombs jusqu’à 30 degrés, ce qui en termes de liberté de fabrication additive équivaut à la chute du mur de Berlin.

Dans l’ensemble, chacun des avantages AM contribue à augmenter le temps de fonctionnement d’Aurelius Mk1, avec un temps avant révision (TBO) 40 fois plus grand que les turbines comparables existantes, et à réduire les coûts d’exploitation. Ce n’est pas une mince affaire, les petits moteurs à turbine en moyenne 40 à 50 heures entre les révisions, et l’Aurelius en moyenne 1000 heures et plus, comparable à celle des avions commerciaux. Il fournit une démonstration remarquable de la différence que la FA peut faire dans les applications de production d’énergie industrielle, et des résultats en rassemblant des fournisseurs de solutions matérielles et logicielles AM spécialisées pour développer un produit révolutionnaire.

L’Aurelius Mk1 achèvera prochainement son développement, avec quelques moteurs en marche d’ici la fin de l’année, et la commercialisation débutera avec les fabricants de drones, avec lesquels la société a déjà signé des accords. La société souhaite faire progresser l’optimisation et l’amélioration de sa microturbine Aurelius Mk1, déclarant

Une fois que la chambre de combustion a été minutieusement testée et étalonnée, il a l’intention de poursuivre des améliorations de performances supplémentaires. Il prévoit également de travailler sur les composants rotatifs de la microturbine, une décision peu orthodoxe que de nombreux experts de l’aérospatiale conviendraient qu’elle dépasse de loin. Là encore, Roger Smith, PDG de Sierra Turbines, est déterminé. «VELO3D pense que vous pouvez utiliser un additif pour une production à grande échelle, et moi aussi», dit-il. «Pour le développement futur des turbines à gaz, nous visons à tirer parti de la puissance de la fabrication additive pour intégrer des fonctionnalités telles qu’un récupérateur améliorant l’efficacité, des capteurs imprimés et des géométries d’isolation et de refroidissement plus nouvelles.

Vous pouvez en savoir plus sur le développement de l’Aurelius Mk1 dans ce webinaire, et l’étude de cas complète peut être trouvée ici. Plus tôt ce mois-ci, Velo3D s’était également associé à Lam Research pour explorer les applications potentielles de ses solutions d’impression 3D métal dans l’industrie des semi-conducteurs.

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