Percenkét 13 ezeres fordulatszámon és 1250 Celsius-fokon is kifogástalanul működött az a gázturbina, melynek lapátjait 3D-s nyomtatással állították elő a Siemensnél. Ha a technológia elterjed, busásan megtérül az a pénz, amit a német Industrie 4.0 egyik élharcosa tavaly fektetett a brit  Materials Solutions többségi tulajdonának megszerzésébe. A siker új lendületet kaphat a 3D-s nyomtatással elterjedő ún. additív gyártástechnológiának (AM – Additive Manufacturing). Az ilyen gyártási folyamatnál a tárgyakat rétegek hozzáadásával állítják elő különböző anyagokból (a leggyakoribb a műanyag, de használhatnak speciális fémötvözeteket, sőt emberi szövetet is).

A tavaly augusztusban megszerzett brit cég – melynek nyomtatási technológiájával a kísérletben használt turbinalapátok készültek – nem volt teljesen független a Siemenstől. A német vállalat ugyanis kockázati befektetési társasága (Siemens Venture Capital) révén 2015 óta benne volt a cégben, igaz mindössze 14 százalékkal.

Mindössze 18 hónap kellett az éles üzemig

A kísérlet egyik legnagyobb jelentősége az iparágtól szokatlanul rövid átfutási idő volt. Bár a mostani eredmény mögötte álló munka sokkal régebb óta folyik – a célzott anyagkutatások például már 2009-ben elindultak –, a tervezés és a turbinalapátok az éles üzemben történő tesztelése között mindössze 18 hónap telt el, ami jóval rövidebb idő, mint amit korábban egy ilyen projekt igényelt.

A folyamatot szinte teljes egészében sikerült digitalizálni. Egy teljes új profilú, speciális kialakítású turbinalapátot állítottak elő. A CAD programban megtervezett lapátokat szimulációs programok segítségével tesztelték, ennek során vizsgálták az AM technológiával előállított elemek anyagtulajdonságait és a lapátprofilok működését is.

A kísérleti turbinalapátokat egy nikkelalapú polikristályos szuperötvözetből nyomtatták, amely mind a magas hőmérsékletet, mind a rendkívüli nyomást bírja. A lapátok ugyanis egy 13 megawatt kapacitású gázturbinába kerültek, melyben teljes kapacitáson kb. 1600 km/óra sebességgel pörögtek. Ekkor minden lapátra mintegy 11 tonna nehezedett. Emellett ott volt az extrém hőingadozás is: a turbinalapátokra ömlő gáz 1250 Celsius-fok volt, amit levegővel lehűtenek 400 fokosra.

Annak, hogy a lapátokat 3D-nyomtatással állították elő, volt még egy komoly előnye: sikerült olyan különleges profilt kialakítani, ami egyszerűbbé teszi a hűtést.

A konkurensek is erre haladnak

Nem csak a Siemens halad ebbe az irányba. Az egyik legnagyobb rivális, a GE tavaly 1,5 milliárd dollárt költött arra – egyébként közel egy időben a Siemens Materials Solutions-ös üzletével –, hogy felvásárolja a svéd illetőségű Arcam, valamint a német székhelyű SLM Solutions cégeket. Az amerikai vállalat is előrukkolt első eredményeivel: repülőgépmotor-alkatrészt gyártottak ezzel a technológiával.

A Siemens egyik vezetője a sikeres kísérletről úgy beszélt, mint a vállalat digitalizációs stratégiájának egy kulcseleméről. Mint mondta, a Materials Solutions, illetve az általa képviselt technológia ennek a stratégiának egyik alappillére.

A német vállalat a múlt évben más vonalon is erősítette a digitalizációs terveit. Miközben az orvosi műszerekkel foglalkozó egységének értékesítéséről döntött, gyorsan beszerzett egy szoftveres céget. A többek között integrált áramkörök tervezését segítő szoftvereket fejlesztő amerikai Mentor Graphicsért 4,5 milliárd dollárért fizettek, valamivel korábban pedig 1 milliárdot a szintén amerikai CD-adapco nevű cégért. Ezek a felvásárlások is azt célozták, hogy lerövidítsék a tervezéstől a gyártásig tartó ciklust.

Bár a Siemens azt még nem tudta megmondani, hogy a mostani kísérletben használt turbinalapátok mikor mehetnek szériagyártásba, a vállalat szóvivője szerint a tervezéstől a tesztelésig tartó szakasz időigénye az új technológiával a töredékére csökken.