最近，西門子在實現增材製造（AM）的諸多優勢以及引領發電行業創新技術的發展過程中達到了又一個里程碑。
這次西門子已經成功地為SGT-A05航改式燃氣輪機降低了排放量，通過3D打印乾式低排放（DLE）預混合器獲得了令人印象深刻的結果，顯示出可顯著降低CO排放。這一成就進一步鞏固了西門子世界領先的增材製造創新應用以及其能源領域的地位。
圖：西門子開發和測試的SGT-A05燃氣輪機的3D打印乾式低排放（DLE）預混合器。
20個多個零件減少到兩個組件
根據中科院物理研究所，DLE燃燒也常稱為乾式低NOx燃燒。是以結構分級為基礎的、貧燃料預混為主的多項低汙染燃燒技術的產物，主要應用於氣體燃料燃氣輪機。西門子的DLE燃燒器的共同特點是在燃燒器中心部位有一個燃料量不變的值班噴嘴，採用擴散方式燃燒，形成穩定火源；在值班噴嘴外圍安排內外兩層燃燒區，內層為擴散火焰區，外層為預混火焰區。燃用氣體燃料時，按照工況大小開啟各燃燒區；燃用液體燃料時，低負荷由值班噴嘴工作，高負荷由外圍預混燃燒區工作。
西門子通過3D打印製造這種特定燃氣輪機部件所取得的成就是顯著的。從概念到發動機測試，開發只用了七個月，這對於需要如此嚴格的公差並且在高負載和溫度下工作的組件而言是令人印象深刻的。 DLE預混合器非常複雜，使用傳統的鑄造和CNC機加工製造方法涉及20多個零件。通過使用西門子合格的鎳基超級合金作為增材製造材料，3D打印預混合器部件僅需要兩個部件組成，並且交付週期減少了約70％。
DLE預混合器的3D打印使西門子能夠簡化生產過程中的複雜性，減少供應鏈中的外部依賴性，並改善組件的幾何形狀，從而實現更好的燃料 – 空氣混合。
最近西門子完成了3D打印製造的DLE預混合器的第一次測試，該混合器在瑞典芬斯蓬工廠的西門子增材製造中心製造，測試表明可測量的CO排放減少並實現了全功率。這些積極的結果再次證明了西門子致力於繼續推進通過3D打印實現高度複雜組件的批量生產。
西門子SGT-A05 AE（工業級501-k)燃氣輪機是基於T-56 渦輪螺旋槳發動機的航空衍生發動機，適用於發電應用，例如熱電聯產，海上平臺以及應急電源應用。西門子SGT-A05 AE系列發動機的航改式設計帶來了一種輕量級模塊化產品，西門子針對SGT-A05燃氣輪機的DLE改進方案主要是通過先進的稀燃燃燒技術減少了排放，無需注水。 這降低了用戶對水處理相關的運營成本。而憑藉著3D打印技術，西門子有機會進一步降低DLE燃燒的排放量。
3D科學谷Review
總體來說，3D打印在注入燃氣輪機這樣的精密設備領域可發揮的空間十分充足，從合金的結晶控制，到零件的精密性和複雜性實現，3D打印不僅僅推動了工業再設計，還在生產和修復過程中節約了生產資源，並通過提高最終產品的性能，帶來更大的發電效益發揮出了四兩撥千斤的價值。
之前，西門子就在燃氣輪機燃燒室方面獲得了突破，西門子芬斯蓬工廠採用3D打印製造的SGT-800燃氣輪機燃燒室前端零件。在傳統生產過程中，這個部位由13個部件和18個焊接點組成，而3D打印技術將其作為整體打印，生產時間由數月縮短到一兩週。經過3D打印設計優化的燃燒器，支持更高燃燒溫度，可以處理高達60%的氫與天然氣的共燃。由於氫氣比天然氣便宜，相比起純天然氣燃料，每年可以節省300萬歐元。
燃氣輪機方面，除了芬斯蓬工廠，在西門子的另一個燃氣輪機工廠——英國林肯工廠，3D打印技術對SGT-400燃氣輪機的葉片進行了重新設計，葉片設計具有完全改進的內部冷卻幾何製造。利用多晶鎳超合金粉末製造，並改進了冷卻性能。在滿負荷核心機測試中，葉片被高於1250攝氏度的高溫氣體包圍，每分鐘13000轉。增材製造可以實現優良的機械性能，粉末狀原材料細晶組織，在微觀結構上各向異性需要的控制和引導。西門子葉片的批量生產通過位於美國Worcester的工廠來完成。
而在工業汽輪機方面，2018年西門子還在發電行業的增材製造（AM）領域取得了另一個行業里程碑，西門子通過金屬3D打印製造了複雜精密的工業汽輪機油密封圈零件用作備品備件。西門子正在利用最先進的增材製造技術為汽輪機在製造和維護方面的更大靈活性鋪平道路，併為工業發電站服務設定新的基準。西門子通過3D打印油密封環，這些環被安裝在位於印度Salem的JSW Steel Ltd.工廠的SST-300工業汽輪機上作為替換零件。這大大縮短了生產這些備件所需的時間，使西門子能夠更快地滿足客戶的需求。
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