• 分類：應用項目
• 發佈時間：2023-02-14 16:12
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【概要描述】增材製造（AM）技術正蓬勃發展，其主要優勢在於它有潛力在提高零件品質的同時減少生產時間。而達成這一目標的主要障礙是設計不夠精准。僅僅是完善一個零件，往往就需要經過無數次的原型迭代，每一次迭代都會大幅增加成本。

芬蘭技術巨頭 Wärtsilä 借助 Amphyon 的金屬增材仿真能力來克服這個問題，並使用增材製造一次成功生產泵葉輪。 

 

什麼是泵葉輪

 

泵葉輪是離心泵的旋轉部件，從旋轉中心向外加速流體。從能源業到海運業，泵葉輪都得到了廣泛的應用，且不同的應用往往需要定制不同的泵葉輪。因此，製造商通常大批量生產葉輪，以確保隨時滿足各類不同需求。 

儘管泵葉輪隨處可見，可它們造價高昂。其製造和儲存成本太高，使得企業需要尋找更經濟的替代品，探索增材製造技術帶來的新的可能性。 

 

增材製造賦能Wärtsilä製造泵葉輪



Wärtsilä 的初代使用增材製造技術製造的泵葉輪重量較常規泵葉輪減輕5%

 

Wärtsilä 是一個非常具有前瞻思維的企業。近200年前，Wärtsilä 成立於芬蘭，為船舶和能源市場提供創新技術和生命週期解決方案，並已在該領域確立其領先地位。擁有如此強大的工程“基因”，該公司帶頭優化葉輪生產過程就不足為奇了。其遠見卓識促成了使用增材製造技術製造的泵葉輪的問世，在不犧牲其堅固性的前提下，它比常規泵葉輪更輕。 

 

該款葉輪經過了兩次迭代，每次都變得更輕，且經過數百小時的測試，在標準操作下未出現破損、故障或錯位問題。該泵葉輪的成功生產使得 增材製造技術降低生產成本的目標承諾離實現更近了一步。 

 

用增材製造技術取代傳統製造方法也可減少企業開支。鑄造原型通常需要花費數萬歐元，而使用增材製造技術，Wärtsilä 不再需要進行這道工序，備件可按需現場生產，使漫長的交貨時間和昂貴的存儲成本成為過去時。 

 

Oqton Amphyon助力Wärtsilä



Wärtsilä 第二臺使用增材製造技術製造的泵葉輪

 

葉輪製造期間，Wärtsilä 聯手Oqton旗下的金屬增材仿真軟體 Amphyon，合作取得了一些突破性的成就，包括列印頗具生產難度的旋轉部件，大大減少製造週期和後處理成本。 

 

“事實證明，不同企業為共同目標奮鬥，共用前沿專業技術成果時，其產生的力量非常強大。” Wärtsilä 增材製造專家 Francesco Trevisan說，"該葉輪已經體現了某些技術創新，並為其在船用發動機中的最終應用提供了很高的價值。我們已經生產出了此前難以想像的輕量化部件，這為增材製造在船舶工業中的更多應用打開了新思路。" 

 

仿真是金屬增材製造成功的關鍵



Amphyon仿真技術

 

該專案能取得如此成果，Amphyon 居功至偉。通過仿真模擬實際增材製造生產過程，並為用戶提供模型預變形功能，從而補償生產過程中產生的任何變形，Amphyon剔除了該過程中的所有不確定因素。 

 

通常在沒有仿真軟體輔助的情況下，需要通過迭代來完善金屬列印模型，即不斷製造同一部件的不同版本，直到獲得符合預期效果的部件。而金屬增材製造的每一次迭代都成本高昂。借助 Amphyon 模擬金屬增材製造過程和預變形設計模型的能力，能在減少的零件版本和降低成本的同時兼顧設計的精確性。 



為了防止變形，工程師在 Amphyon 上進一步調整了設計方案。Oqton Amphyon考慮了製造過程中的熱應力、應力消除和支架移除，以便計算泵葉輪的翹曲。Amphyon未對複雜的晶格結構進行網格劃分，而是採用了一種新的等效替代方法，大大減少了計算時間。一個普通的CAD工作站上只需 1 小時 35 分鐘即可完成最終分析。Wärtsilä 通過仿真生成變形補償或預變形的模型，從而得到一個接近原始設計的輕量化零件。 

 

該葉輪已經體現了某些技術創新，並為其在船用發動機中的最終應用提供了很高的價值。Wärtsilä 已經生產出了此前難以想像的輕量化部件，這為在船舶工業中的更多應用打開了新思路。 

 

重量最小化和性能最大化兩者兼併

 

通過在某實驗室生產的真實比例發動機，對產出的泵葉輪進行了測試。在不同的發動機載荷下，進行了多種測量以掌握其性能。測試使用了真實的環境條件，如 120⁰C 高溫和超過 2600 轉/分的轉速。 

 

"通過與Oqton合作共用知識成果，我們研發出一款應用，將能源領域的增材製造應用推向了新的高度，" 專案經理 Lorenz Kropholler 稱，"設計、預變形和生產領域創新工具的結合產生了一個各種性能優越的零件，集諸多優點於一身，如重量最輕、性能最大化和短至數天的交期"

 

源文摘自：Oqton