Schnell, effizient, flexibel: Additive Manufacturing (3D-Druck) im Energiesektor

Additive Fertigung eröffnet Siemens neue Geschäftsfelder mithilfe revolutionärer Herstellung und Reparatur von Komponenten.

Egal ob Rapid Prototyping oder die Ersatzteilherstellung für aeroderivative, Gas- und Dampfturbinen und Kompressoren, all das lässt sich schneller, flexibler, effizienter und besser als im herkömmlichen Prozess gestalten. 3D-Druck ermöglicht eine verkürzte Markteinführung und den schnellen Upgrade bestehender Anlagen. Als Pionier und Vorreiter bei der Industrialisierung additiver Fertigung ist Siemens in der Lage, seinen Kunden die nächste Generation von Produkten und Werkzeugen für den Energiesektor anzubieten.

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AMRGT, Berlin, Mär 19 - Mär 20

Siemens ist Gastgeber der Advanced Manufacturing & Repair for Gas Turbines Konferenz in Berlin

Keynote von Markus Seibold zu 3D-gedruckten OEM Ersatzteilen und neuen Werkstoffen sowie Tutorial zu neuartigen Reparaturverfahren für Gasturbinen mit zahlreihen Siemens Experten sind nur zwei Highlights der Veranstaltung.

Neue Anwendungen

Vom Design bis zur Reparatur, additive Fertigung ändert alles

Eine optimierte Wertschöpfungskette 

Additive Manufacturing revolutioniert Industrieprodukte durch den Wechsel von konventionellem zu digitalem Design, Service und Reparatur.

Energieversorger wollen naturgemäß die effizienteste Technologie für die Stromerzeugung einsetzen. Doch mit konventionellen Fertigungstechnologien ist es heute zunehmend schwieriger geworden, dieses Ziel zu erreichen, sei es, wenn es um leistungsstärkere Kompressoren geht, die Temperaturtoleranz von Turbinen oder das Ziel, Emissionen zu senken. Additive Fertigung erweitert jetzt das Innovationspotenzial immens. So revolutioniert 3D-Druck das Design von Komponenten für die Stromerzeugung, indem er nahezu jede erdenkliche Struktur aus Polymeren, Metall oder keramischen Materialien herstellen kann. Mehr noch, Additive Manufacturing verlangt geradezu nach Innovation, denn es ermöglicht die Umsetzung neuartiger Geometrien, die bisher nicht möglich waren. So können z.B. Turbinenschaufeln durch komplexe Innenkanäle gekühlt werden und so ihre Funktionstüchtigkeit verbessern.

 

Außerdem ist additive Fertigung schnell: Sie ermöglicht Rapid Prototyping in rund dreiviertel der bisherigen Zeit. Sie ist außerdem nachhaltiger, indem sie bis zu zwei Drittel weniger Ressourcen verbraucht, Gasemissionen um rund ein Drittel reduziert und Bauteilen generell eine längere Einsatzdauer als herkömmlich hergestellten Teilen ermöglicht. Und muss eine Brennerdüse repariert werden, kann 3D-Druck diesen Prozess gegenüber herkömmlichen Herstellungsmethoden ebenfalls verkürzen.

 

Es überrascht also nicht, dass der weltweite Markt für 3D-Druck boomt – und damit für entsprechende Materialien, Maschinen, Software und Dienstleistungen. Siemens will dieses rasante Wachstum durch die Entwicklung neuer Produkte, Engineering-Dienstleistungen und digitaler Lösungen mit vorantreiben und dabei die gesamte Wertschöpfungskette vom Design bis zum Service bedienen. 

Ein Beispiel: Anfang 2017 wurden im Siemens-Werk für Industriegasturbinen in Lincoln, Großbritannien, die ersten erfolgreichen Volllasttests für komplett 3D-gedruckte Gasturbinenschaufeln (SGT-400 Blades 1) durchgeführt. Die Schaufeln hatten 3D-Spezialisten des Siemens-Unternehmens Materials Solutions in Worcester, GB, entworfen und dann mithilfe von ‚Selective Laser Melting‘ (SLM) gedruckt.

 

Ermöglicht werden diese Erfolge, weil Siemens die komplette Technologiebandbreite für 3D-Druck anbietet: vom generativen Design für digitale Modelle über Rapid Prototyping bis hin zu optimierten Kühlkonzepten. Die Turbinenschaufeln waren nicht nur verbessert, sie wurden mit einer deutlich reduzierten Vorlaufzeit um 75% hergestellt.

 

Kein Wunder, dass Siemens nicht nur für Gasturbinenschaufeln, sondern unter anderem auch für Brennerdüsen oder Radiallaufräder 3D-Druck-Lösungen entwickelt.

Produktübersicht

Additive Manufacturing Produktübersicht

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Innovation

Hightech-Reparaturen und Beschichtungen mittels Laserschweißen / Laserauftragschweißen


2016 hat Siemens das Laser Cladding Center (LCC) in Nürnberg eröffnet. Die Schweißanlage steht für höchste Qualitätsstandards und verspricht eine deutliche Reduzierung des Zeitaufwands bei der Herstellung und Reparatur von Verdichter-, Generator-, Dampfturbinenrotoren und Gehäusen, sowie bei der Hartbeschichtung von Ventilteilen. Das Laserauftragschweißen ist ein seit Jahren etabliertes Verfahren. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Reparatur von Spitzen von Siemens-Gasturbinenschaufeln.

Galerie

AM in Ton und Bild

Ausblick

In den nächsten Jahren wird Siemens durch die integrierte Entwicklung von Rapid Prototyping, rigorosen Tests und 3D-Druck den hohen Anforderungen der Energieerzeuger an innovative Komponenten weiterhin gerecht werden.

Bereits 2009 hat Siemens begonnen, in additive Fertigung zu investieren - und die Technologie speziell für die Stromerzeugung weiterentwickelt. So installierte Siemens im Jahr 2012 den ersten, speziell für Brennerreperaturen angepassten EOS M280 SLM-Drucker. Im Jahr 2013 wurden die ersten 3D-gedruckten Brennerspitzen und Brennerswirler in kommerziellen Gasturbinen installiert. 2016 übernahm Siemens Materials Solutions in Großbritannien, eines der weltweit führenden Unternehmen im Bereich additiver Fertigung. 2017 wurden erstmals Gasturbinenschaufeln erfolgreich gedruckt und getestet. Im selben Jahr wurden auch gedruckte Brennerköpfe für den kommerziellen Betrieb installiert. 2018 wurde zudem erstmals ein Öldichtungsring für eine Dampfturbine mithilfe von 3D-Druck angefertigt und eingebaut.

 

Siemens treibt heute die Industrialisierung und Kommerzialisierung des 3D-Drucks im Energiebereich weiter voran. Das Unternehmen bietet ein umfassendes Portfolio marktführender Lösungen für die vollständige Digitalisierung von additiver Fertigung, von der Entwurfs- und Konstruktionssoftware über modernste Simulationswerkzeuge bis hin zur kompletten Maschinen- und Werkstattautomatisierung. Damit ist das Unternehmen gut aufgestellt, die industrielle Zukunft additiver Fertigung weiter voranzutreiben.

 

Siemens konzentriert sich derzeit auf die Entwicklung kosteneffizienter, schneller und nahtlos integrierter 3D-Druck-Anwendungen entlang der kompletten industriellen Wertschöpfungskette. Innerhalb der nächsten 10 Jahre will Siemens eine weltweite Cloud für den Druck von Ersatzteilen zu unterstützen. Ein wesentlicher Treiber ist dabei die Entwicklung von Komponenten, die die Effizienz unserer Produkte für die Stromerzeugung maximieren.

Referenzen

Erfolgsgeschichten additiver Fertigung

Maßgeschneidert für die Industrie: Siemens treibt die Industrialisierung und Kommerzialisierung additiver Fertigung voran. Hier einige Beispiele für mit 3D-Druckverfahren hergestellte Komponenten, die bereits kommerziell eingesetzt werden: in einer Pumpe, in einer Dampf- und in Gasturbinen.

Infografik

Additive Manufacturing im Energiesektor

Hier finden Sie alle Informationen zu Additive Manufacturing/Additiver Fertigung (3D-Druck) für den Energiesektor im Überblick. Laden Sie die Infografik herunter!  

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