Sebagai cabang inti dari manufaktur aditif, pencetakan 3D logam menggunakan model digital untuk mengarahkan peleburan dan penumpukan bubuk logam lapis demi lapis untuk membuat komponen padat. Di antara operasi dasarnya adalah peleburan berkas elektron (EBM) dan peleburan laser selektif (SLM). Dalam SLM,-sinar laser berenergi tinggi digunakan untuk melelehkan serbuk logam, sehingga memungkinkan konstruksi struktur kompleks lapis demi lapis melalui kontrol jalur pemindaian laser yang tepat. Berdasarkan pendekatan Siemens Energy, pembakar turbin gas yang dibuat oleh SLM-menggabungkan 13 komponen yang dilas menjadi satu unit, sehingga sangat memperpanjang masa pakai dan keandalan komponen.
Ada tiga manfaat utama dari teknologi ini: pertama, teknologi ini menggunakan lebih dari 95% bahan, yang jauh lebih baik daripada 60%-70% yang digunakan dalam metode pengecoran biasa; kedua, dapat menciptakan bentuk kompleks yang sulit dibuat dengan metode tradisional, seperti pola sarang lebah untuk pendinginan di kepala silinder mesin; dan ketiga, dengan mengoptimalkan desain, suku cadang dapat dibuat 30%-70% lebih ringan namun tetap kuat. Dengan menggunakan pencetakan 3D logam, penelitian Siemens Energy telah menunjukkan bahwa berat kepala silinder turun dari 5.095 gram menjadi 1.755 gram, sehingga menghasilkan pengurangan volume sebesar 65% dan peningkatan efisiensi pembuangan panas sebesar 40%.
Melalui Solusi Material, Siemens Energy telah mengembangkan sistem manufaktur yang mencakup sembilan puluh printer 3D logam industri. Dengan menggunakan teknologi SLM, bilah turbin gas yang dibuat dirancang untuk meningkatkan aliran udara di dalamnya dengan meniru alam, sehingga membantu pembakaran bahan bakar lebih efisien dan mengurangi kebutuhan udara pendingin. Kebaruan teknologi terletak pada inovasi material: pembuatan bubuk paduan berbasis nikel yang cocok untuk kondisi suhu tinggi, yang dapat mempertahankan masa pakai 100.000 jam pada suhu 650 derajat .
Pembuatan blade flasher yang disesuaikan telah dicapai melalui teknologi pencetakan logam 3D untuk mengatasi tantangan produksi blade konvensional, yang bergantung pada cetakan dan memerlukan biaya tinggi. Desain optimasi topologi telah mengurangi bobot penangkal petir sebesar empat puluh persen dan meningkatkan efisiensi pemasangan tiga kali lipat. Teknologi ini dapat mengurangi biaya pemeliharaan sebesar 20% dan secara signifikan meningkatkan penghematan seumur hidup peralatan penghasil listrik-dalam konteks tenaga angin lepas pantai.
Pencetakan logam 3D telah memecahkan masalah pemesinan saluran mikro yang menantang yang sulit dijangkau dengan metode konvensional dalam evolusi mesin turbin mikro. Misalnya, untuk turbin berpendingin udara mikro-50 mm, ketebalan dinding saluran pendingin yang dihasilkan oleh pencetakan 3D hanya 0,3 mm, sehingga meningkatkan efisiensi pendinginan sebesar 50% dan memperoleh kepadatan daya tiga kali lebih tinggi dibandingkan desain konvensional.
Tiga dimensi mencerminkan tiga-nilai penerapan pencetakan 3D logam di sektor energi:
AMenurut praktik Siemens Energy, penggunaan peralatan telah melonjak sebesar 200%, sementara siklus produksi komponen burner yang dibuat dengan pencetakan 3D telah dipotong dari 12 minggu dengan metode konvensional menjadi 4 minggu. Produksi blade flasher yang disesuaikan telah mengurangi siklus pengiriman dari 60 hari menjadi hanya 7 hari di sektor pembangkit listrik tenaga angin, sehingga memenuhi permintaan akan respons cepat di pasar.
Pengurangan langsung DA dalam biaya produksi dihasilkan dari peningkatan pemanfaatan bahan. Menggunakan bilah turbin gas sebagai contoh, teknik pengecoran konvensional menyia-nyiakan hingga 30% material, sedangkan pencetakan 3D hanya mengakibatkan hilangnya 5% material pendukung. IDi sektor pengoperasian dan pemeliharaan peralatan energi, teknologi pencetakan 3D telah mengurangi waktu respons pemeliharaan menjadi dalam waktu 24 jam dan menurunkan biaya inventaris suku cadang sebesar 40%.
Desain optimasi topologi meningkatkan area pembuangan panas kepala silinder mesin sebesar 80%, sehingga menghasilkan pengurangan bobot sebesar 66%. IDi bidang peralatan energi mikro, teknologi pencetakan 3D telah mencapai fabrikasi saluran mikro yang presisi pada tingkat 0,1 mm, sehingga memberikan peluang untuk desain inovatif komponen penting, seperti pelat bipolar sel bahan bakar.
Meskipun memiliki manfaat teknologi yang besar, penggunaan pencetakan 3D logam di sektor energi masih menghadirkan tiga kesulitan utama.
Terbatasnya penggunaan serbuk logam saat ini dalam-komponen bertekanan tinggi disebabkan oleh kekuatan lelahnya yang 15% hingga 20% lebih rendah dibandingkan bahan yang diproduksi. Kunci kemajuannya adalah mengembangkan jenis paduan baru, seperti paduan titanium khusus yang dibuat dengan manufaktur aditif laser, yang dapat mencapai kekuatan luluh 900 MPa atau lebih.
Optimalisasi proses masih harus mengatasi penyimpangan dimensi yang disebabkan oleh deformasi termal. UDengan menggunakan teknologi simulasi multi-fisika, Siemens Energy mengelola akurasi dimensi kepala silinder hingga ± 0,05 mm, yang 50% lebih presisi dibandingkan metode konvensional.
Tidak ada sertifikasi industri untuk-komponen peralatan energi cetak 3D. Membangun sistem standar proses yang komprehensif yang mencakup bahan, prosedur, dan pengujian merupakan bagian dari jalur terobosan saat ini. Untuk komponen cetakan 3D-logam, misalnya, standar VDI 3405 Jerman telah menstandardisasi prosedur pengujian kinerja kelelahan.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-titanium-alloy-parts-in-medical.html