Durchbruch in 3D

Siemens hat erstmals Gasturbinenschaufeln, die im 3D-Druck gefertigt wurden, bei voller Leistung erfolgreich getestet. Im Unternehmen sieht man darin einen Durchbruch für die additive Fertigung.

28. März 2017

Die Testläufe mit den Gasturbinenschaufeln hat Siemens in seinem Testcenter für industrielle Gasturbinen im englischen Lincoln durchgeführt. Zuvor hatten Siemens-Ingenieure aus Schweden, Lincoln und Berlin zusammen mit Experten der britischen Siemens-Tochter Materials Solutions an der Herstellung gearbeitet. Innerhalb von 18 Monaten setzten die Ingenieure eine Prozesskette auf, vom Design über Werkstoffwahl und Simulation der Lebensdauer bis zu neuen Methoden der Qualitätskontrolle. Zusätzlich testete Siemens ein neues Design, das an additive Produktion angepasst wurde und eine verbesserte interne Kühlungsgeometrie aufweist. 

Die additiv produzierten Turbinenschaufeln wurden in einer industriellen Gasturbine des Typs SGT-400 mit einer Leistung von 13 Megawatt installiert. Die gedruckten Turbinenschaufeln werden aus einer pulverförmigen, hochtemperaturbeständigen Superlegierung mit polykristallinem Nickel hergestellt. Die Schaufeln widerstehen so dem hohen Druck sowie den enormen Temperaturen und Fliehkräften, die beim Turbinenbetrieb entstehen. Die Turbinenschaufeln drehen sich bei voller Leistung mit 1600 km/h und widerstehen einer Last von 11 Tonnen. Dabei sind sie umgeben von Gas mit einer Temperatur von 1250 °C. Bisher werden Schaufeln für Gasturbinen durch Gießen oder Schmieden hergestellt.

„Dies ist ein bahnbrechender Erfolg für den Einsatz von Additive Manufacturing im Bereich der Stromerzeugung, einem der anspruchsvollsten Anwendungsfelder für diese Technologie“, sagte Willi Meixner, CEO der Siemens Power and Gas Division. „Additive Manufacturing ist eine wichtige Säule in unserer Digitalisierungsstrategie. Die erfolgreichen Tests sind das Ergebnis eines engagierten internationalen Projektteams, bestehend aus Siemens-Ingenieuren aus Finspong, Lincoln, und Berlin sowie den Experten von Materials Solutions“, so Meixner weiter.

Zunächst will Siemens den 3D-Druck nutzen, um ohne langen Vorlauf für den Werkzeugbau Prototypen herstellen zu können. "Wir können damit Prototypen bis zu 90 Prozent schneller entwickeln“, sagte Meixner. Für die Serienproduktion ist das Verfahren bisher nicht geeignet, weil die aus Pulverlegierungen gefertigten Teile noch nicht die Standfestigkeit von Guss- oder Schmiedeteilen haben. Aber auch daran arbeitet man bei Siemens.