Исследовательская группа разрабатывает то, что, по утверждению партнеров, станет крупнейшим в мире струйным принтером для связующего для песчаных форм, стремясь упростить производство отливок для гондол морских ветряных турбин. По данным GE Renewable Energy, voxeljet AG и Института технологий литья, композитов и обработки им. Фраунгофера, эти формы могут весить более 60 метрических тонн и достигать 9,5 метров в диаметре.
Программа разработки уже запущена, и испытания принтера начнутся в 1 квартале 2022 года.
Участие GE поддерживает серию ветряных турбин Haliade-X, которая описывается как самая мощная из имеющихся в настоящее время оффшорных турбин, рассчитанная на генерирующую мощность 14, 13 или 12 МВт. Поскольку турбины спроектированы с ротором длиной 220 метров и тремя лопастями длиной 107 метров, гондола Haliade-X — или корпус, который находится наверху башни — спроектирована для обеспечения структурной и механической надежности, а также устойчивости к воздействию окружающей среды на морских установках.
GE Renewable Energy прогнозирует рост спроса на линейку продуктов для морских турбин, при этом к 2040 году морские генерирующие мощности, по прогнозам, вырастут в 15 раз и станут рынком с оборотом в 1 триллион долларов.
«Формы, напечатанные на 3D-принтере, принесут много преимуществ, в том числе улучшенное качество отливки за счет улучшенной обработки поверхности, точности деталей и стабильности», — пояснил Хуан Пабло Силия из GE, старший инженер по аддитивному дизайну. «Кроме того, формы для струйной обработки песка или добавки обеспечивают экономию средств за счет сокращения времени обработки и других затрат на материалы благодаря оптимизированной конструкции. Эта беспрецедентная производственная технология изменит правила игры для повышения эффективности производства, позволяя локализовать производство в странах с высокими издержками, что является ключевым преимуществом для наших клиентов, стремящихся максимизировать выгоды местного экономического развития от морских ветроэнергетических установок».
Технология аддитивного производства (3D-печать) будет предоставлена voxeljet AG — основным разработчиком процессов струйной печати с использованием формовочного песка: связующее из песка наносится печатающей головкой на слой песка, создавая форму в горизонтальных слоях в соответствии с шаблон, заданный CAD-моделью готового изделия.
В рамках проекта при финансовой поддержке Федерального министерства экономики и энергетики Германии будет разработан 3D-принтер Advance Casting Cell, который сократит время производства песчаных стержней и форм с 10 до двух недель — с дополнительными преимуществами в сокращении выбросов углерода за счет более короткая производственная последовательность и возможность производства на месте, что снизит потребность в транспортировке.
«Тестовая форма, которую мы напечатали для GE в 2019 году, состояла из десятков отдельных частей», — сообщил Кристиан Трэгер из voxeljet. «С ACC мы стремимся печатать значительно меньшее количество деталей для полного набора. Кроме того, пресс-форма может быть оптимизирована с точки зрения функциональности и расхода материала. Эта оптимизация делает возможными совершенно новые конструкции отливок, которые могут еще больше повысить эффективность турбин».
Fraunhofer IGCV — это промышленный научно-исследовательский институт, занимающийся материаловедением и производственными процессами, а также производственными и корпоративными сетями. «Мы внимательно следим за терморегулированием во время литья и оценим идеальные пропорции материалов для печати», — пояснил д-р Даниэль Гюнтер из Fraunhofer IGCV. «Также в рамках проекта мы разработаем и протестируем новые подходы к мониторингу процессов».
Его коллега из Фраунгофера доктор Вольфрам Фольк добавил, что разработка значительно снизит воздействие на окружающую среду процессов, связанных с производством крупногабаритных деталей ветряных турбин. «Мы стремимся оптимизировать печать песчаных форм, чтобы избежать чрезвычайно дорогостоящих опечаток или даже ошибок, чтобы сэкономить на переплетном материале и активаторе, а также для улучшения механических и термических характеристик во время литья».
Фолк продолжил: «Разрабатывая процесс, который позволяет максимально экономить ресурсы, мы хотим помочь улучшить экологический баланс и баланс затрат при производстве ветряных турбин».
Источник: www.foundrymag.com
