Continuous Composites和西门子将高性能材料应用于发电机组

A Siemens Energy power generator.

Continuous Composites公司已经为能源技术公司西门子能源公司3D打印了发电机部件。

使用Continuous Composites专有的连续纤维3D打印(CF3D)工艺,合作伙伴能够制造发电机部件,并大幅减少成本和交货时间。通过几年的合作,包括连续复合材料公司的材料合作伙伴阿科玛公司的帮助,两家公司还为该项目联合开发了一种特殊的玻璃纤维增强热固性聚合物(GFRP)材料。

"CF3D的卓越机械性能,加上成本和交货时间的大幅减少,导致我们选择了Continuous Composites公司,"西门子能源公司首席技术开发工程师Joel Alfano博士解释说。"利用增材制造的复合材料取代金属发电机部件的机会是解决我们在能源行业面临的制约因素的有力突破,而CF3D技术使之成为可能。"

利用CF3D进行复合材料生产

Continuous Composites公司成立于2015年,总部位于爱达荷州的Coeur d'Alene,它声称拥有 "世界上最早的连续纤维打印专利 "之一。

CF3D是一个相当独特的过程,因为它结合了连续纤维加固和热固性树脂技术。利用一个机械臂,CF3D终端执行器通过将干纤维集成到快速固化的聚合物树脂基质中共同沉积。纤维-树脂混合物在沉积时立即固化,形成一个各向异性的固体部件,具有可定制的强度特性。该技术与结构性纤维(碳纤维、玻璃纤维和芳纶)和功能性纤维(光学和金属)都兼容。

新的GFRP材料使该技术更进一步,引入了227°C的玻璃转化温度(Tg),在高温下强度损失最小。该复合材料还实现了纤维体积分数(FVF)超过50%,空隙率低于1.5%,从而实现了大型高强度部件,否则使用传统复合材料技术是不可能的。

CF3D通过沉积和固化浸渍过树脂的连续纤维来工作。 

3D打印复合材料发电机部件

鉴于CF3D的能力,西门子看到了一个改造其发电机供应链的机会。目前,绝大多数的发电机部件都是采用传统的金属铸造工艺生产的,这种工艺对于小批量来说成本很高,而且需要很长的交货期。这些部件本身需要在高温工作条件下保持高强度。

将GFRP复合材料与CF3D相结合,项目合作伙伴能够将制造成本降低5倍,同时将交货时间从10个月缩短到仅3周。由于零件进行了拓扑优化,零件重量和材料用量也大大减少。同时,西门子预计3D打印零件的长期能源节约将超过100万美元。

"Continuous Composites公司首席执行官Tyler Alvarado补充说:"将CF3D用于制造发电机部件是一个例子,我们的技术正在颠覆目前的制造工艺,用高性能的复合材料取代金属部件。"我们与西门子能源的合作表明我们有能力开发和定制具有严格机械性能要求的材料解决方案。

从铸造到增材制造的转变具有不可否认的好处,不仅仅是在能源领域。在航空航天领域,GE Aviation和GE Additive最近首次开始3D打印四个新的燃气涡轮发动机部件。以成本和上市时间为主要决定因素,GE航空从投资铸造转向金属增材制造,尽管已经有了一套铸造模具。

在其他地方,制造系统供应商英格索尔机床最近与航空公司贝尔合作,3D打印一个22英尺长的真空修剪工具,该工具用于生产直升机旋翼。通过选择3D打印零件而不是加工一个大型模具,合作伙伴能够将项目的准备时间从五个月缩短到仅三周。

事件日期
2021-05-12