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Anwendung

Gedruckte Gasturbine hält durch

Die von Siemens gedruckte Gasturbine ist nun seit 8.000 Stunden im Einsatz. Dank des selektiven Laserschmelzens lässt sich auch der Wirkungsgrad erhöhen.

Der weltweit erste 3D-gedruckte Brenner für eine Gasturbine SGT-700 ist seit einem Jahr im E.ON-Gas-und-Dampf-Kraftwerk im hessischen Philippsthal in Betrieb und wurde von Siemens hergestellt. Mittlerweile ist der Brenner laut Siemens seit über 8.000 Stunden ohne Problemmeldungen im Einsatz.
2017 begann Siemens, Gasturbinenbrenner mit selektiver Laserschmelztechnik zu drucken; dies waren die ersten Brenner, die im Rahmen des Siemens-Programms für intelligente Brennerfertigung (IBUMA) in Finspång, Schweden, hergestellt wurden.

13 Einzelteile ersetzt

Jeder Brennerkopf wird in einem Stück gefertigt; bei konventionellen Verfahren waren dagegen 13 Einzelteile und 18 Schweißvorgänge erforderlich. Konstruktionsverbesserungen, z. B. die Ausführung der Pilotgaszufuhr als Teil des Brennerkopfes statt der äußeren Brennstoffleitung, ermöglichen eine niedrigere Betriebstemperatur und tragen so zu einer längeren Lebensdauer der Komponenten und letztendlich der gesamten Gasturbinen bei.
Siemens und E.ON, die bei bei diesem Projekt als „Mitgestalter“ eng zusammenarbeiteten, konnten auf beiden Seiten Vorteile realisieren. Siemens forciert die Entwicklung innovativer Entwurfs- und Fertigungstechnologien, von denen E.ON dann frühzeitig profitieren kann.
„Für uns als Energiedienstleister sind Präzision und Konstanz ein absolutes Muss“, betont Niklas Lange, Projektleiter bei E.ON Energy Projects. „Die additive Fertigung erfüllt nicht nur diese Voraussetzungen, sondern kann nach unserer Erfahrung sogar Leistungsverbesserungen gegenüber älteren Modellen erzielen. Es ist uns ein Anliegen, Innovationen voranzutreiben. Als ich diese Brenner von Siemens in Schweden sah, wusste ich, dass wir von ihrem Einsatz in einer kommerziellen Turbine profitieren könnten. Wichtig ist auch, dass unsere praktische Zusammenarbeit mit Siemens entscheidend dazu beiträgt, unseren Kunden den bestmöglichen Service zu bieten“, ergänzt Niklas Lange.

Besserer Wirkungsgrad im Energiesektor möglich

Die additive Fertigung revolutioniert die Entwicklung und Produktion von Komponenten – nicht nur in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, sondern auch im Energiesektor. Beispielsweise kann es mit konventionellen Fertigungstechnologien schwierig sein, effizientere oder emissionsärmere Turbinen mit höheren Temperaturtoleranzen herzustellen. Mit dem 3D-Druck lässt sich nun nahezu jede erdenkliche Struktur herstellen. Das Verfahren ermöglicht es, Turbinenkomponenten wie die Lauf- und Leitschaufeln von Gasturbinen durch komplexe interne Kanäle zu kühlen und dadurch ihren Wirkungsgrad zu verbessern.
Vladimir Navrotsky, Chief Technology Officer von Siemens Power Generation Services, Distributed Generation, blickt gespannt auf die Zukunft der additiven Fertigung und ist erfreut über die führende Rolle, die Siemens dabei übernimmt, ihren Einsatz zu beschleunigen. „Diese ersten Ergebnisse aus der gemeinsamen Arbeit am Ibuma-Brenner mit E.ON bestätigen unsere Überzeugung, dass diese Technologie den Markt grundlegend verändern wird. Wir sind E.ON für die aktive Beteiligung und das Engagement bei der Förderung von Innovationen dankbar und freuen uns auf unsere weitere enge Zusammenarbeit.“

Additive Fertigung seit 2008

Siemens begann bereits 2008, in den 3D-Metalldruck zu investieren, und hat diese Technologie speziell für den Stromerzeugungsbereich weiterentwickelt. 2012 nahm Siemens den ersten Drucker EOS M280 SLM in Betrieb und passte ihn für die Reparatur von Brennern an. 2013 wurden die ersten 3D-gedruckten Brennerspitzen und Drallkörper in kommerziell eingesetzten Gasturbinen installiert. Im Jahr 2016 erwarb Siemens das britische Unternehmen Materials Solutions, eine der weltweit führenden Firmen im Bereich additive Fertigung. 2017 konstruierten und druckten die 3D-Experten von Siemens die weltweit ersten Gasturbinenschaufeln und erprobten sie unter Betriebsbedingungen. Im gleichen Jahr wurden in Finspång die Brenner gebaut, die dann in Philippsthal für E.ON eingesetzt wurden.

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