Additiv tillverkning på Siemens Industrial Turbomachinery AB

Transkript

1 FOP:s Vårkonferens i Göteborg, april 2015 Additiv tillverkning på Siemens Industrial Turbomachinery AB Answers for energy.

2 Additiv tillverkning på Siemens Industrial Turbomachinery AB Our goal is to ensure that all Siemens presentations share a consistent design. This document shows you how our common layout can meet a range of different practical requirements. Vad är additiv tillverkning? 3 Användningsområden 5 Materialegenskaper 6 OFP 9 Referenskropp för UT 10 Page 2

3 Vad är additiv tillverkning och hur fungerar det? SLM: Selective Laser Melting Komponenten byggs upp i lager genom att en laserstråle smälter pulver enligt en CAD-modell. Krav på pulvermaterialet Ska gå att smälta utan att materialdefekter uppkommer Hållfasthet för färdigt material måste tas fram Oxidationsbeständigt Vidhäftning mot grundmaterial (vid reparation) Tillgänglighet (kostnad&leveranstid) För att få fram materialdata krävs omfattande arbete! Viktigt att vara medveten om att hållfasthet för SLM-material ej är samma som för smitt/gjutet material, även om det är samma legering Page 3

4 Vad är additiv tillverkning och hur fungerar det? Page 4

5 Användningsområden Reparation av komponenter Turbinkomponenter vars livslängd begränsas av lokal oxidation vid hög temperatur, t.ex. brännare och turbinskovlar Utbytta brännare från gasturbin Bearbetning för att få slät yta Efter reparation genom SLM Tillverkning av komponenter med avancerad geometri Virvelbildare i pilotbrännare Test av olika alternativ för utformning av precisionsgjutgods Framtidsvision: Tillverka reservdelar vid behov, reverse engineering Page 5

6 Materialegenskaper, anisotropisk mikrostruktur 150µm 150µm Parallellt med byggriktningen Vinkelrätt mot byggriktningen Page 6

7 Materialegenskaper, anisotropisk hållfasthet Resultat från dragprovning, jämförelse med valsat material n r 45 Page 7

8 Materialegenskaper, anisotropisk hållfasthet För användning i turbinkomponenter krävs även materialdata i form av t.ex. sprickinitiering vid lågcykelutmattning och kryphållfasthet Page 8

9 OFP av SLM-material Detektering av materialdefekter i komponenter Komplicerad geometri, nära färdig form Begränsad möjlighet att använda ultraljudprovning för kontroll av komponenter med avseende på inre defekter Röntgen och röntgentomografi är möjliga alternativ Processkontroll Laserultraljudprovning har undersökts av bl.a. TWI i projektet INTRAPID Detektering av bindfel mellan grundmaterial och SLM-material Ultraljudprovning med immersionsteknik är mycket användbart vid framtagning av processparametrar Page 9

10 OFP av SLM-material Resultat från röntgentomografering med 9 MeV SILAC på Fraunhofer IIS Misslyckad verktygshållare med inre fackverksstruktur Page 10

11 Referenskropp för ultraljudprovning med porer och flatbottenhål tillverkade genom SLM Bakgrund Krav på detektering av porer i lasersvetsar Förhållande mellan indikationer från porer och flatbottenhål samt från porer och sidoborrade hål? Ekvationer i Krautkrämer: Giltiga för immersionsprovning med fokuserad sökare? SIMSUNDT? Tillverkning av referenskropp Porer med diameter 0,3 mm, 0,5 mm och 1 mm Flatbottenhål med diameter 0,5 mm, 1 mm och 2 mm Sidoborrade hål införda i grundmaterial genom subtraktiv tillverkning Verifiering genom metallografisk undersökning Tvärsnitt genom porer och flatbottenhål Page 11

12 Referenskropp för ultraljudprovning med porer och flatbottenhål tillverkade genom SLM Resultat SLM 2 mm FBH med stödstruktur Grundmaterial 2 mm FBH 1 mm por 0,5 mm FBH 0,3 mm por Indikationer vid immersionsprovning med 10 MHz,13 mm kristall, 1,5 fokusavstånd Page 12

13 Contact page Mattias Broddegård Specialist, OFP PG DG CORE MAT / Avd. RM Finspång Phone: +46 (122) Fax: +46 (122) Mobile: +46 (76) mattias.broddegard@siemens.com siemens.com/energy Page 13