FOP:s Vårkonferens i Göteborg, april 2015
Additiv tillverkning på Siemens
Industrial Turbomachinery AB
Restricted © Siemens Industrial Turbomachinery AB 2015 All rights reserved.
Answers for energy.
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
Restricted © Siemens Industrial Turbomachinery AB 2015 All rights reserved.
Page 2
2015-04-27
Mattias Broddegård / RM
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
Restricted © Siemens Industrial Turbomachinery AB 2015 All rights reserved.
Page 3
2015-04-27
Mattias Broddegård / RM
Vad är additiv tillverkning och hur fungerar det?
Restricted © Siemens Industrial Turbomachinery AB 2015 All rights reserved.
Page 4
2015-04-27
Mattias Broddegård / RM
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
Restricted © Siemens Industrial Turbomachinery AB 2015 All rights reserved.
Page 5
2015-04-27
Mattias Broddegård / RM
Materialegenskaper, anisotropisk mikrostruktur
150µm
Parallellt med
byggriktningen
150µm
Vinkelrätt mot
byggriktningen
Restricted © Siemens Industrial Turbomachinery AB 2015 All rights reserved.
Page 6
2015-04-27
Mattias Broddegård / RM
Materialegenskaper, anisotropisk hållfasthet
Resultat från dragprovning, jämförelse med valsat material
r
n
45°
Restricted © Siemens Industrial Turbomachinery AB 2015 All rights reserved.
Page 7
2015-04-27
Mattias Broddegård / RM
Materialegenskaper, anisotropisk hållfasthet
För användning i turbinkomponenter krävs även
materialdata i form av t.ex. sprickinitiering vid
lågcykelutmattning och kryphållfasthet
Restricted © Siemens Industrial Turbomachinery AB 2015 All rights reserved.
Page 8
2015-04-27
Mattias Broddegård / RM
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
Restricted © Siemens Industrial Turbomachinery AB 2015 All rights reserved.
Page 9
2015-04-27
Mattias Broddegård / RM
OFP av SLM-material
Resultat från röntgentomografering med 9 MeV SILAC på Fraunhofer IIS
Misslyckad verktygshållare med inre fackverksstruktur
Restricted © Siemens Industrial Turbomachinery AB 2015 All rights reserved.
Page 10
2015-04-27
Mattias Broddegård / RM
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
Restricted © Siemens Industrial Turbomachinery AB 2015 All rights reserved.
Page 11
2015-04-27
Mattias Broddegård / RM
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
Restricted © Siemens Industrial Turbomachinery AB 2015 All rights reserved.
Page 12
2015-04-27
Mattias Broddegård / RM
Contact page
Mattias Broddegård
Specialist, OFP
PG DG CORE MAT / Avd. RM
612 82 Finspång
Phone: +46 (122) 81117
Fax: +46 (122) 82666
Mobile: +46 (76) 787 8546
E-mail:
[email protected]
siemens.com/energy
Restricted © Siemens Industrial Turbomachinery AB 2015 All rights reserved.
Page 13
2015-04-27
Mattias Broddegård / RM