Những cải tiến nào có thể sản xuất phụ gia mang lại sản xuất máy nén?

1. Đột phá về tự do thiết kế: Xây dựng các cấu trúc phức tạp với kỹ thuật
Vấn đề chính mà các nhà sản xuất máy nén truyền thống phải đối mặt là xung đột giữa nhu cầu cải thiện hiệu suất khí động học và khó khăn trong việc xử lý các cấu trúc phức tạp. Ví dụ, bộ khuếch tán có thể điều chỉnh của máy nén ly tâm cần có khả năng uốn cong ở nhiều góc trong một khoảng vài mm. Gia công năm trục truyền thống cần phải kẹp phôi nhiều lần, điều này khiến các khuyết tật bề mặt tích tụ và không thể tạo ra kênh dòng chảy tốt nhất vì các công cụ cản trở.
Viện Thủy nhiệt Kỹ thuật của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã có một bước tiến lớn bằng cách sử dụng công nghệ tan chảy laser chọn lọc (SLM) và 1.2709 thép chết để in một bộ khuếch tán có thể điều chỉnh với 12 kênh áp suất riêng biệt cùng một lúc. Thành phần tiết lộ bằng cách phát hiện lỗi bề mặt rằng độ lệch của tất cả các lỗ đầu vào được quy định trong khoảng 0,3mm, lớn hơn 40% so với độ chính xác của quá trình thông thường. In ấn phụ gia cũng cho phép nhóm thiết kế biến đường cong đường dẫn tốt nhất trong mô phỏng khí động học thành một cấu trúc rắn. Điều này làm cho bộ khuếch tán hiệu quả hơn 8% và tăng 15% phạm vi lưu lượng vận hành.
Trong khu vực máy nén vít quay, sự tự do để thiết kế này cũng rõ ràng. Công nghệ ốp tích hợp robot của Meltio đã loại bỏ quá trình nhàm chán của gia công rèn truyền thống bằng cách in trực tiếp các ốc vít thép không gỉ 316L trên đỉnh của các thanh đã được hiệu chỉnh chính xác. Phần vít nó được in là 75 × 75 × 230mm và có độ nhám bề mặt là RA0,8 m. Giải phóng mặt bằng vít được giữ trong phạm vi 0,05mm, chính xác gấp ba lần so với các phương pháp truyền thống, nhờ gia công chính xác năm trục.
2. Bước nhảy lớn về hiệu quả sản xuất: Từ chu kỳ hàng tháng đến giao hàng hàng tuần
Cách làm máy nén truyền thống có rất nhiều "rào cản thời gian". Ví dụ, làm cho bộ khuếch tán có thể điều chỉnh cho máy nén lõi của hệ thống lưu trữ năng lượng không khí nén 100MW mất 12 bước, bao gồm cả việc mua sắm (2 tuần), gia công thô (3 ngày), xử lý nhiệt (5 ngày), gia công chính xác (1 tuần), lắp ráp và vận hành (3 ngày) và tổng số chu kỳ 6 tuần. Phương pháp "In xử lý hậu kỳ" của công nghệ sản xuất phụ gia rút ngắn thời gian chu kỳ xuống dưới 10 ngày.
Viện Thủy nhiệt Kỹ thuật có dữ liệu trong thế giới thực cho biết in SLM của chất nền khuếch tán chỉ mất 36 giờ. Với tự động hóa để giúp nhấn nóng (hông) và làm sạch bề mặt sau khi in, toàn bộ chu kỳ giao hàng bị cắt giảm 75%. Sự gia tăng hiệu quả này hữu ích hơn trong các tình huống bảo trì khẩn cấp. Ví dụ, một công ty hóa chất đã từng phải đóng cửa sản xuất vì một máy ép hồ sơ máy máy nén đã phá vỡ đột ngột. Sử dụng công nghệ sản xuất phụ gia, chỉ mất 72 giờ để đi từ thiết kế CAD sang thay thế các bộ phận dự phòng, tiết kiệm kinh tế hàng chục triệu đô la.
Kinh tế của sản xuất phụ gia thậm chí còn mạnh hơn vì nó sử dụng nhiều vật liệu hơn. Trong quá khứ, việc làm máy nén vít có nghĩa là trọng lượng của khoảng trống rèn thường là 3 đến 5 lần so với các sản phẩm hoàn chỉnh. Tuy nhiên, phương pháp ốp của Meltio giữ tổn thất vật chất dưới 5%. Nếu một công ty máy nén kiếm được 5.000 đơn vị mỗi năm, nó có thể tiết kiệm khoảng 200 tấn vật liệu bằng thép không gỉ mỗi năm, làm giảm chi phí nguyên liệu thô 4 triệu nhân dân tệ.
3. Mở rộng ranh giới hiệu suất: Làm việc cùng nhau để tạo ra các vật liệu và cấu trúc mới
Sản xuất phụ gia không chỉ ảnh hưởng đến cách mọi thứ được tạo ra, mà còn khuyến khích sự phát triển của các hệ thống vật liệu máy nén mới. Khi tỷ lệ áp suất và chênh lệch nhiệt độ khá cao, các hợp kim dựa trên niken điển hình đang tiến gần đến giới hạn hiệu suất của chúng. Công nghệ sản xuất phụ gia Electron Beam được tạo ra bởi Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge ở Mỹ đã in thành công các bộ phận vonfram không có khuyết tật và có cường độ nhiệt độ cao là 420MPa (1000 độ). Điều này mạnh hơn 60% so với hợp kim dựa trên niken truyền thống và là một giải pháp vật liệu chính cho máy nén carbon dioxide siêu tới hạn.
Sự kết hợp của tối ưu hóa cấu trúc liên kết và sản xuất phụ gia đã dẫn đến các thiết kế sáng tạo trong lĩnh vực đổi mới cấu trúc. Một công ty cụ thể đã sản xuất một đĩa tuabin máy nén hàng không với cấu trúc mạng sinh học. Điều này làm cho nó nhẹ hơn 45% trong khi giữ sức mạnh của nó, làm tăng tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng của động cơ lên ​​12%. Điều quan trọng hơn nữa là sản xuất phụ gia đã làm cho thiết kế tích hợp chức năng có thể: một loại vỏ máy nén nhất định kết hợp kênh làm mát, ghế lắp cảm biến và thân cấu trúc để in. Điều này cắt giảm số lượng mảnh xuống 37% và thời gian cần thiết để kết hợp chúng lại với nhau 65%.
4. Quản lý vòng đời: Sự thay đổi trong suy nghĩ từ việc thực hiện mọi thứ sang cung cấp dịch vụ
Mô hình dịch vụ cho máy nén đang thay đổi vì sản xuất phụ gia. Chương trình "On On Sản xuất" của General Electric đã gửi 200 máy sản xuất phụ gia di động trên toàn thế giới. Các thiết bị này cung cấp các dịch vụ sản xuất thời gian thực cho các phụ tùng của máy nén ở những nơi như nền tảng dầu khí và mỏ rất khó để đến. Phương pháp sản xuất phân tán này cắt giảm thời gian cần thiết để có được phụ tùng từ vài tuần xuống dưới 48 giờ và giảm 80%chi phí hàng tồn kho.
Khi nói đến bảo trì, kết hợp sản xuất phụ gia và công nghệ sinh đôi kỹ thuật số giúp có thể thực hiện bảo trì dự đoán. Hệ thống quản lý sức khỏe máy nén của Siemens có thể dự đoán chính xác các bộ phận sẽ tồn tại lâu hơn. Nó thực hiện điều này bằng cách đặt các cảm biến vào các phần quan trọng để nắm bắt dữ liệu thời gian thực về ứng suất, nhiệt độ và các yếu tố khác, sau đó kết hợp dữ liệu đó với cơ sở dữ liệu của các quy trình sản xuất phụ gia. Khi hao mòn trên một cánh quạt máy nén vít nhất định đến gần với giới hạn, hệ thống sẽ tự động tạo một kế hoạch sửa chữa phụ gia. Kế hoạch này chỉ cần bao gồm khu vực đã mòn, cắt giảm tổng chi phí thay thế 90%.