導讀

近日，西門子宣布，通過和德國亞琛弗勞恩霍夫激光技術研究所合作，成功采用一種新的3D打印技術，成功制造出了燃氣輪機上最復雜的部件透平靜葉（噴嘴），并將它用于了西門子的H級燃氣輪機技術研發中。

隨著整個世界對氣候變化的關注，可持續和對環境的低影響受到了越來越多的重視，而德國西門子公司已經投資了數十億美元到清潔能源技術的發展，其中一項重要舉措就是在德國柏林附近興建了西門子清潔能源中心的一個燃燒試驗中心，用于燃氣輪機新技術的發展和完善。

相比于煤電技術，燃氣輪機以天然氣為燃料，具有更高的效率和更少的二氧化碳排放。而清潔能源中心正在測試的西門子H級燃氣輪機，單機功率高達375MW，聲稱是世界上效率和功率最高的重型燃氣輪機。盡管如此，西門子還在清潔能源中心不斷的完善技術，在這里，燃氣輪機的一些關鍵部件可以在1500℃以上的溫度下進行嚴酷的測試和試驗。

測試的重要目的就是優化燃燒過程，從而實現更好的能源效率，但這一過程進展一直非常緩慢，主要是因為燃氣輪機的透平部件，這一高溫合金精密鑄件的每一次改進和制造，都需要數月的時間和大量的金錢，這嚴重的限制了測試和優化的進度，因此，它需要一種新的生產方法。

西門子能源中心

于是，西門子選擇讓旗下的柏林生產工廠和德國亞琛弗朗霍夫激光技術研究所組建了一個專家團隊，研究采用新的3D打印技術——選擇性激光熔化技術（SLM，selective laser melting）來進行透平葉片的生產。

SLM技術是利用金屬粉末在激光束的熱作用下完全熔化、經冷卻凝固而成型的一種技術，目前正在許多行業如航空航天流行起來，它可以快速制造許多復雜的大型輕質部件。而弗勞恩霍夫激光技術研究所研究這一技術已經多年，能夠制造高達250mm的燃機部件，并且保證具有較強的表面質量和尺寸精度。

然而，燃氣輪機的透平靜葉（噴嘴）對3D打印來說卻簡直就是噩夢，因為它由2個塊狀平臺和一個具有復雜冷卻結構的翼型葉片組成，而且需要長期工作在燃氣輪機的高溫高壓區域。經過大量的試驗和攻關，最終這支聯合團隊最終還是成功的把這個復雜的透平靜葉采用SLM技術制造了出來，但也借助了一些額外的技術支持。

解決的辦法就是修改西門子的葉片制造流程，它被分解成更小的步驟。2個塊狀平臺和中間的葉形分別制造、檢測、成品，然后再釬焊在一起，同時進行一些特殊的表面處理。由此產生的透平靜葉完全可以在熱通道試驗臺測試中使用，這就保證了可以提供快速反饋給設計工程師，進一步加快了測試過程。

最終3D打印出來的葉片

雖然，這種新的制造技術還無法完全實現對燃氣輪機透平葉片成品的生產，并且單片生產相比比較昂貴，但是它已經開始生產大規模生產的潛力。并且，西門子認為，相比于使用3D打印技術完全替代傳統的制造，它更傾向于兩者的結合，以保持各項指標的最優組合。

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