Tecnología | Technology www.futurenergyweb.es 14 FuturEnergy | Marzo March 2017 álabes de fabricación aditiva están hechos con un polvo de alto rendimiento de una superaleación de niquel policristalino, los que les permite soportar alta presión, elevadas temperaturas y las fuerzas rotacionales debidas a la operación de la turbina a velocidades elevadas. A plena carga, cada uno de estos álabes de turbina semueve a una velocidad de 1.600 km/h, soportanto 11 toneladas, está rodeado por gas a 1.250 ºC y refrigerado por aire a más de 400 ºC. El diseño avanzado de álabe probado en Lincoln, proporciona características de refrigeración mejoradas y puede aumentar la eficiencia total de la turbina de gas Siemens. Siemens tiene un amplio conocimiento en áreas esenciales como la ciencia de los materiales, la automatización, la fabricación y knowhow de procesos y, por lo tanto, está bien situada para dar forma al futuro en la industria de la impresión 3D. La prueba exitosa del diseño avanzado de álabes es el siguiente paso para utilizar todo el potencial de la fabricación aditiva. Siemens está desarrollando diseños únicos de turbinas de gas, que sólo son posibles con la fabricación aditiva y amplía su producción en serie para equipos de turbinas impresos en 3D. 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 mucho la tecnología de fabricación aditiva para el prototipado rápido y ya ha presentado soluciones de fabricación en serie de componentes del compresor y del sistema de combustión de turbinas de gas. En febrero de 2016, Siemens abrió una nueva fábrica de componentes impresos en 3D en Finspång, Suecia. Los primeros componentes impresos en 3D para una turbina de gas Siemens de servicio pesado entraron en operación comercial en julio de 2016. Entran en servicio los primeros quemadores de turbina de gas impresos en 3D Siemens ha sido la primera empresa del mundo en fabricar componentes de quemadores para grandes turbinas de gas utilizando la fusión selectiva por láser (SLM, por sus siglas en inglés), un proceso de fabricación aditiva, y de ponerlos en operación comercial. Los componentes fueron instalados en una central eléctrica en Brno, al sudeste de la República Checa. La planta, que suministra calefacción de distrito así como electricidad, está basada en una turbina de gas Siemens SGT-1000F, una turbina cuya operación está ahora apoyada por piezas de repuesto que ninguna otra gran turbina de gas de Siemens ha utilizado antes en operación comercial. Durante el último mantenimiento programado de la planta, tres de los 24 quemadores fueron equipados con unos cabezales de quemador especiales, los primeros que Siemens ha fabricado utilizando el método SLM, totalmente probados y certificados. Desde el punto de vista del cliente, la principal ventaja de emplear partes fabricadas mediante SLM es su alto grado de disponibilidad, en particular si se necesitan para turbinas antiguas o modelos con flotas pequeñas. Los tiempos de entrega son hasta un 75% inferiores a los de piezas convencionales para quemadores. Además, no es necesario almacenar las piezas, ya que una impresora SLM puede reproducirlas con precisión a partir de conjuntos de datos 3D. Esto hace que sea muy fácil replicar estructuras complejas y delicadas. Los expertos esperan que en el futuro los nuevos diseños de cabezales de quemadores se adapten a las necesidades cambiantes y se fabriquen y prueben instantáneamente. Además, las piezas fabricadas con tecnología SLM a menudo presentan mejores propiedades mecánicas que las piezas fundidas. La experiencia con las turbinas de gas industriales de Siemens indica que estas piezas son más robustas y pueden soportar las altas temperaturas en la zona del quemador durante más tiempo. Esto podría abrir la puerta a intervalos de mantenimiento más amplios. nickel superalloy, allowing them to endure high pressure, hot temperatures and the rotational forces of the turbine’s high-speed operation. At full-load each of these turbine blades is travelling at over 1,600 km/h, carrying 11 tonnes, is surrounded by gas at 1,250°C and cooled by air at over 400°C. The advanced blade design tested in Lincoln provides improved cooling features that can increase the overall efficiency of the Siemens gas turbines. Siemens has a broad knowledge in essential areas like materials sciences, automation, manufacturing and process know-how and is therefore well placed to shape the future in the 3D printing industry. The successful test of the advanced blade design is the next step in order to use the full potential of additive manufacturing. Siemens is developing unique gas turbine designs, which are only possible with additive manufacturing and extends its serial production for printed turbine equipment. Siemens extensively uses additive manufacturing technology for rapid prototyping and has already introduced serial production solutions for components in the gas turbines’ compressor and combustion system. In February 2016, Siemens opened a new production facility for 3D printed components in Finspång, Sweden. The first 3D printed component for a Siemens heavy-duty gas turbine has been in commercial operation since July 2016. The first gas turbine burners with 3D printed parts enter service Siemens is the first company in the world that has produced burner components for large gas turbines using selective laser melting (SLM) – an additive manufacturing process – and deployed them in commercial operation. The components were installed in a power plant in the city of Brno in the southeast of the Czech Republic. The plant, which supplies district heating as well as electricity, relies on a Siemens SGT-1000F gas turbine – a turbine whose operations are now supported by spare parts that no other large Siemens gas turbine before it has used in commercial operation. During the plant’s last scheduled inspection, three of its 24 burners were equipped with special burner heads – the first that Siemens has manufactured using the SLMmanufacturing method and fully qualification-tested. From the customer’s perspective, the main advantage of deploying SLM-based parts is their high level of availability, in particular if they are needed for older turbines or small-fleet models. Delivery times are up to 75% shorter than for conventional burner parts. In addition, parts do not need to be stockpiled, since an SLM printer can precisely reproduce them from 3D datasets. That makes it very easy to replicate complex and delicate structures. Experts expect that in the future new burner head designs will be tailored to changing requirements and will be manufactured and tested instantaneously.What is more, parts produced with SLM technology often feature better mechanical properties than castings. Experience with Siemens industrial gas turbines indicates that such parts are more robust and can withstand the high temperatures in the burner zone for longer. This could open the door to extended maintenance intervals.
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