Siemens verzeichnet Durchbruch mit 3D-gedruckten Gasturbinenschaufeln

Siemens testete erstmals erfolgreich eine mittels additiver Fertigung hergestellte Gasturbinenschaufel unter Volllast in einer Gasturbine. 

Neben konventionellen Designs testete das Unternehmen auch ein neues Schaufeldesign mit einer komplett überarbeiteten und verbesserten inerten Kühlungsgeometrie. Durch die verbesserten Kühleigenschaften kann die Effizienz der Siemens-Gasturbinen weiter gesteigert werden.

Bei den Untersuchungen im Siemens-Testcenter für industrielle Gasturbinen in Lincoln, Großbritannien, wurden die Bauteile dabei 13.000 Umdrehungen in der Minute und Temperaturen von über 1.250 Grad Celsius ausgesetzt. Getestet wurden die Turbinenschaufeln in einer industriellen Gastrubine des Typs SGT-400 mit einer Leistung von 13 Megawatt.

“Dies ist ein bahnbrechender Erfolg für den Einsatz von Additive Manufacturing im Bereich der Stromerzeugung, einem der anspruchsvollsten Anwendungsfelder für diese Technologie”, sagte Willi Meixner, CEO der Siemens Power and Gas Division. “Additive Manufacturing ist eine wichtige Säule in unserer Digitalisierungsstrategie. Die erfolgreichen Tests sind das Ergebnis eines engagierten internationalen Projektteams, bestehend aus Siemens-Ingenieuren aus Finspang, Lincoln, und Berlin sowie den Experten von Materials Solutions. Zusammen entwickelten sie in nur 18 Monaten die komplette Prozesskette vom Komponentendesign und der Materialentwicklung für AM bis hin zu neuen Methoden der Qualitätskontrolle sowie der Simulation der Lebensdauer von Komponenten. Mit unserem gemeinsamen Know-how im 3D-Druck werden wir weiterhin die technologische Entwicklung und Anwendung in diesem Feld vorantreiben.”

Die Schaufeln wurden bei Materials Solutions, ein von Siemens Mitte 2016 übernommenes Unternehmen, hergestellt. Materials Solutions ist auf die Fertigung von Hochleistungsbauteilen für Hochtemperatur-Anwendungen spezialisiert. Bei der Produktion der Turbinenschaufeln wurde auf eine Superlegierung mit polykristallinem Nickel zurückgegriffen, damit die Schaufeln dem hohen Druck als auch enormen Temperaturen und Fliehkräften Stand halten.

Meixner fügt hinzu:

“Die spannende AM-Technologie verändert die Art und Weise wie wir produzieren. Wir können damit Prototypen bis zu 90 Prozent schneller entwickeln. Siemens ist Vorreiter im Bereich Additive Manufacturing. Wir beschleunigen die Entwicklung neuer Gasturbinen mit höherem Wirkungsgrad und gesteigerter Verfügbarkeit und können unseren Kunden diese Verbesserungen damit schneller liefern. Die neue Flexibilität in der Fertigung erlaubt es uns, näher an den Anforderungen der Kunden zu entwickeln und wir können einzelne Ersatzteile bei Bedarf (on demand) liefern.”

Siemens verwendet die AM-Technologie in erheblichem Umfang zur schnellen Erstellung von Prototypen und hat bereits serienreife Lösungen für Komponenten im Verdichter- und Verbrennungssystem von Gasturbinen eingeführt. Im Februar vergangenen Jahres eröffnete Siemens eine neue Fabrik für 3D-gedruckte Komponenten in Schweden. Seit Juli 2016 ist die erste mit 3D-Druck hergestellte Komponente für eine große Siemens-Gasturbine erfolgreich im kommerziellen Betrieb.