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泵葉輪是離心泵的旋轉(zhuǎn)部件，從旋轉(zhuǎn)中心向外加速流體。從能源業(yè)到海運(yùn)業(yè)，泵葉輪都得到了廣泛的應(yīng)用，且不同的應(yīng)用往往需要定制不同的泵葉輪。因此，制造商通常大批量生產(chǎn)葉輪，以確保隨時(shí)滿足各類不同需求。

盡管泵葉輪隨處可見(jiàn)，可它們?cè)靸r(jià)高昂。其制造和儲(chǔ)存成本太高，使得企業(yè)需要尋找更經(jīng)濟(jì)的替代品，探索增材制造技術(shù)帶來(lái)的新的可能性。

Wärtsilä 的初代使用增材制造技術(shù)制造的

泵葉輪重量較常規(guī)泵葉輪減輕5%

Wärtsilä 是一個(gè)非常具有前瞻思維的企業(yè)。近200年前，Wärtsilä 成立于芬蘭，為船舶和能源市場(chǎng)提供創(chuàng)新技術(shù)和生命周期解決方案，并已在該領(lǐng)域確立其地位。擁有如此強(qiáng)大的工程“基因”，該公司帶頭優(yōu)化葉輪生產(chǎn)過(guò)程就不足為奇了。其遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)促成了使用增材制造技術(shù)制造的泵葉輪的問(wèn)世，在不犧牲其堅(jiān)固性的前提下，它比常規(guī)泵葉輪更輕。

該款葉輪經(jīng)過(guò)了兩次迭代，每次都變得更輕，且經(jīng)過(guò)數(shù)百小時(shí)的測(cè)試，在標(biāo)準(zhǔn)操作下未出現(xiàn)破損、故障或錯(cuò)位問(wèn)題。該泵葉輪的成功生產(chǎn)使得 增材制造技術(shù)降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)承諾離實(shí)現(xiàn)更近了一步。

用增材制造技術(shù)取代傳統(tǒng)制造方法也可減少企業(yè)開(kāi)支。鑄造原型通常需要花費(fèi)數(shù)萬(wàn)歐元，而使用增材制造技術(shù)，Wärtsilä 不再需要進(jìn)行這道工序，備件可按需現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，使漫長(zhǎng)的交貨時(shí)間和昂貴的存儲(chǔ)成本成為過(guò)去時(shí)。

Wärtsilä 第二臺(tái)使用增材制造技術(shù)制造的泵葉輪

葉輪制造期間，Wärtsilä 聯(lián)手Oqton旗下的金屬增材仿真軟件Amphyon，合作取得了一些突破性的成就，包括打印頗具生產(chǎn)難度的旋轉(zhuǎn)部件，大大減少制造周期和后處理成本。

“事實(shí)證明，不同企業(yè)為共同目標(biāo)奮斗，共享前沿專業(yè)技術(shù)成果時(shí)，其產(chǎn)生的力量非常強(qiáng)大。” Wärtsilä 增材制造專家 Francesco Trevisan說(shuō)，"該葉輪已經(jīng)體現(xiàn)了某些技術(shù)創(chuàng)新，并為其在船用發(fā)動(dòng)機(jī)中的最終應(yīng)用提供了很高的價(jià)值。我們已經(jīng)生產(chǎn)出了此前難以想象的輕量化部件，這為增材制造在船舶工業(yè)中的更多應(yīng)用打開(kāi)了新思路。"

Amphyon仿真技術(shù)

該項(xiàng)目能取得如此成果，Amphyon 居功至偉。通過(guò)仿真模擬實(shí)際增材制造生產(chǎn)過(guò)程，并為用戶提供模型預(yù)變形功能，從而補(bǔ)償生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的任何變形，Amphyon剔除了該過(guò)程中的所有不確定因素。

通常在沒(méi)有仿真軟件輔助的情況下，需要通過(guò)迭代來(lái)完善金屬打印模型，即不斷制造同一部件的不同版本，直到獲得符合預(yù)期效果的部件。而金屬增材制造的每一次迭代都成本高昂。借助 Amphyon 模擬金屬增材制造過(guò)程和預(yù)變形設(shè)計(jì)模型的能力，能在減少的零件版本和降低成本的同時(shí)兼顧設(shè)計(jì)的精確性。

為了防止變形，工程師在Amphyon 上進(jìn)一步調(diào)整了設(shè)計(jì)方案。Oqton Amphyon考慮了制造過(guò)程中的熱應(yīng)力、應(yīng)力消除和支架移除，以便計(jì)算泵葉輪的翹曲。Amphyon未對(duì)復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，而是采用了一種新的等效替代方法，大大減少了計(jì)算時(shí)間。一個(gè)普通的CAD工作站上只需 1 小時(shí) 35 分鐘即可完成最終分析。Wärtsilä 通過(guò)仿真生成變形補(bǔ)償或預(yù)變形的模型，從而得到一個(gè)接近原始設(shè)計(jì)的輕量化零件。

該葉輪已經(jīng)體現(xiàn)了某些技術(shù)創(chuàng)新，并為其在船用發(fā)動(dòng)機(jī)中的最終應(yīng)用提供了很高的價(jià)值。Wärtsilä 已經(jīng)生產(chǎn)出了此前難以想象的輕量化部件，這為在船舶工業(yè)中的更多應(yīng)用打開(kāi)了新思路。

通過(guò)在某實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的真實(shí)比例發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)產(chǎn)出的泵葉輪進(jìn)行了測(cè)試。在不同的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷下，進(jìn)行了多種測(cè)量以掌握其性能。測(cè)試使用了真實(shí)的環(huán)境條件，如 120?C 高溫和超過(guò) 2600 轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速。

"通過(guò)與Oqton合作共享知識(shí)成果，我們研發(fā)出一款應(yīng)用，將能源領(lǐng)域的增材制造應(yīng)用推向了新的高度，" 項(xiàng)目經(jīng)理 Lorenz Kropholler 稱，"設(shè)計(jì)、預(yù)變形和生產(chǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新工具的結(jié)合產(chǎn)生了一個(gè)各種性能*的零件，集諸多優(yōu)點(diǎn)于一身，如重量最輕、性能和短至數(shù)天的交期"。

Wärtsilä 是船舶和能源市場(chǎng)的創(chuàng)新技術(shù)和生命周期解決方案的。Wärtsilä 致力于可持續(xù)技術(shù)和服務(wù)方面的創(chuàng)新，幫助客戶不斷提高其環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。Wärtsilä 在 68 個(gè)國(guó)家的 200 多個(gè)地點(diǎn)分布有 17000 名敬業(yè)熱情的專業(yè)人員，共同推進(jìn)了我們?cè)诜秶鷥?nèi)的產(chǎn)業(yè)去碳化轉(zhuǎn)型。2021 年，Wärtsilä 凈銷售總額達(dá) 48 億歐元。

源文摘自：Oqton