Siemens prueba turbinas a plena carga con álabes impresos en 3D

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Siemens álabes 3D
Los componentes se probaron a 13.000 revoluciones por minuto y a temperaturas superiores a los 1.250 grados Celsius.

Siemens ha dado un gran paso adelante al finalizar sus primeras pruebas de turbina a plena carga, con álabes producidos completamente con la tecnología de Fabricación de Aditivos (AM). La compañía validó con éxito varios álabes de turbina impresos con tecnología AM con un diseño de álabe convencional en condiciones de plena carga.

Este avance supone que los componentes se probaron a 13.000 revoluciones por minuto y a temperaturas superiores a los 1.250 grados Celsius. Además, Siemens probó un nuevo diseño de álabe con una geometría de refrigeración interna completamente revisada y mejorada, fabricado con la tecnología AM. El equipo del proyecto utilizó álabes fabricados en su instalación de impresión 3D en Materials Solutions, empresa recién adquirida en Worcester, Reino Unido. Materials Solutions se especializa en piezas de alto rendimiento para aplicaciones de alta temperatura en turbomaquinaria, donde la precisión, el acabado superficial y la calidad de los materiales son fundamentales para asegurar el funcionamiento operativo de las piezas en servicio. Las pruebas se realizaron en la planta de pruebas de Siemens en la fábrica de turbinas de gas industrial en Lincoln, Reino Unido.

“Este es un gran éxito para el uso de la Fabricación Aditiva en el campo de la generación de energía, que es una de las aplicaciones más desafiantes para esta tecnología”, dijo Willi Meixner, CEO de la división de Power and Gas de Siemens. “La Fabricación Aditiva es uno de los pilares básicos para nuestra estrategia de digitalización. Las exitosas pruebas fueron el resultado de un equipo de proyecto entregado con contribuciones de los ingenieros de Siemens en Finspång, Lincoln y Berlín, junto con expertos de Materials Solutions. En apenas 18 meses completaron toda la cadena, desde el diseño de componentes y el desarrollo de materiales de AM hasta nuevos métodos de simulación de vida útil y controles de calidad. Con nuestro know-how combinado en la impresión 3D, seguiremos impulsando el desarrollo tecnológico y la aplicación en este campo “, añadió Meixner.

Los álabes se instalaron en una turbina de gas industrial Siemens SGT-400 con una capacidad de 13 megavatios (MW). Los álabes de la turbina de AM están fabricados a partir de un polvo de superaleación de níquel policristalino de alto rendimiento, lo que les permite soportar la alta presión, las elevadas temperaturas y los esfuerzos centrífugos inherentes a la operación a alta velocidad de la turbina. A plena carga, cada una de estos álabes de la turbina adquiere una velocidad de más de 1000 mph, y soporta un peso equivalente a 11 toneladas, o el equivalente a un autobús de Londres completamente cargado; trabajando en un entorno con gas a 1.250°C y refrigerado interiormente por aire a más de 400°C, o dos veces más caliente que un horno doméstico. El diseño avanzado del álabe, probado en Lincoln, proporciona características de refrigeración interna mejoradas, que pueden aumentar la eficiencia total de las turbinas de gas de Siemens.

La Fabricación Aditiva es un proceso que construye las piezas capa a capa a partir de modelos de CAD para formar objetos sólidos. También conocida como ‘impresión 3D’, proporciona beneficios en la creación rápida de prototipos. “Esta tecnología vanguardista está cambiando la forma en la que fabricamos, reduciendo el tiempo de entrega para el desarrollo de prototipos hasta un 90 por ciento”, agregó Meixner. Siemens es pionera en la Fabricación de Aditivos. Podemos acelerar el desarrollo del diseño de nuevas turbinas de gas, con mayor eficiencia y disponibilidad; y podemos llevar estos avances más rápido a nuestros clientes. Esta nueva flexibilidad en la fabricación también permite a Siemens desarrollos más cercanos a los requerimientos de los clientes y también proporcionar piezas de repuesto bajo demanda”.

Siemens tiene un amplio conocimiento en áreas esenciales como las ciencias de los materiales, la automatización, la fabricación y el proceso know-how, por lo que, está en una gran posición para dar forma al futuro en la industria de la impresión en 3D. La exitosa prueba del avanzado diseño de álabe es el siguiente paso para utilizar todo el potencial de la AM. Siemens está desarrollando diseños únicos de turbinas de gas que sólo son posibles con AM y amplía su producción en serie para componentes de turbina impresos. Con una experiencia de más de 100 años en el mercado de la energía, Siemens convierte las nuevas posibilidades de diseño en soluciones específicas para sus clientes.

Siemens utiliza ampliamente la tecnología AM para un prototipado rápido y ya ha introducido soluciones de producció n en serie para los componentes del compresor y del sistema de combustión de las turbinas de gas. En febrero de este año Siemens abrió una nueva planta de producción de componentes impresos 3D en Finspång, Suecia. El primer componente impreso 3D para una turbina de gas de gran potencia de Siemens está en operación comercial desde julio de 2016.

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