Casi di studio

Hanwha Power Systems migliora l’efficienza con la turbina avvolta stampata in 3D

Complesso componente stampato in 3D realizzato da Stratasys Direct Manufacturing utilizzando il sistema Sapphire di VELO3D

Hanwha Power Systems, una società globale di apparecchiature energetiche con sede in Corea del Sud, ha chiesto aiuto al fornitore di servizi di stampa 3D Stratasys Direct Manufacturing per assistere nello sviluppo di una turbina avvolta stampata in 3D per un progetto di energia solare. Da allora la parte è stata prototipata con successo dai partner utilizzando il sistema di stampa 3D Sapphire Metal senza supporto di VELO3D .

I sistemi di generazione di energia sono incredibilmente complessi e sono costituiti da centinaia di componenti critici. Negli ultimi anni, la produzione additiva si è presentata come una tecnologia potenzialmente rivoluzionaria per l’applicazione della generazione di energia grazie alla sua capacità di produrre parti geometricamente complesse e consolidare assiemi. In questo caso specifico, questi vantaggi sono stati rafforzati dalla capacità di AM di produrre rapidamente prototipi per accelerare i cicli di sviluppo delle parti.

Un team di Hanwha Power Systems guidato dall’ingegnere senior Chad Robertson ha sviluppato turbomacchine per un sistema di generazione di energia ad alta efficienza utilizzando fluido CO2 supercritico (S-CO2) in un ciclo di Brayton di ricompressione (RCBC). Il sistema in fase di sviluppo trasferisce il calore da un array solare al liquido S-CO2, che viene convogliato attraverso una serie di espansori radiali per generare energia. Questo approccio crea temperature e pressioni elevate che i componenti delle turbomacchine devono essere in grado di sopportare, funzionando anche in modo efficiente.

Per ottenere un’efficienza ottimale, Robertson e il suo team hanno progettato una turbina avvolta per il sistema con un percorso di flusso coperto. Questa complessa geometria, tuttavia, ha comportato sfide nella fase di prototipazione. Per affrontarle, Hanwha Power Systems ha contattato Stratasys Direct Manufacturing, il ramo dei servizi di produzione del gigante della stampa 3D Stratasys.

Inizialmente, i partner hanno esplorato il potenziale dell’utilizzo di DMLS, anche se questo si è rivelato difficile a causa dell’altezza della girante e dei numerosi supporti interni richiesti. Alla fine, hanno prodotto il prototipo utilizzando il sistema AM Sapphire Metal di VELO3D, in grado di realizzare strutture senza supporto. La parte, stampata in lega di nichel 718, è stata quindi sottoposta a trattamenti termici, lavorazione CNC e altre fasi di post-elaborazione per prepararla per i test funzionali.

Alla fine (e come si può vedere nella seguente infografica), Stratasys Direct Manufacturing ha fornito un prototipo di alta qualità della girante protetta con un notevole risparmio di tempo e costi rispetto ad altre tecnologie di produzione additiva in metallo. “Il successo dei prototipi che Stratasys Direct ha realizzato per noi con la macchina Sapphire di VELO3D ha decisamente aumentato il nostro interesse per la produzione additiva”, ha affermato Robertson. “Ha aperto le libertà di progettazione per il nostro team e ha innescato un rinnovato impegno per quantificare meglio le proprietà dei materiali e le capacità delle parti di produzione additiva”.

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