根據布魯金斯學會的數據，盡管全球減少溫室氣體排（pái）放的運動正在推動轉向可再生能源，但化石燃料仍然產生了當今 64% 的電（diàn）力。為了滿足降（jiàng）低排（pái）放的需求，能源行業正在從以煤炭和石油為基（jī）礎的（de）燃料過渡到燃燒更清潔的天然氣。

    這（zhè）種轉變正在迅速改變發電廠。能源生（shēng）產商正在改造現有工廠（chǎng）並從頭（tóu）開始建造新設（shè）施。這些新設施的核心是將天然氣轉化為電能的大型工業渦輪機。渦輪機械行業競（jìng）爭激烈，市場要求提高（gāo）燃油效率、發（fā）電量、係統可靠性（xìng）並降低維（wéi）護成本，以及製造和供（gòng）應（yīng）鏈（liàn）效率。這種快節奏的變革為燃（rán）氣輪機製造商提供了（le）一個強大的機會——但傳統（tǒng）的製造方法無法跟上創新的步伐。

    燃氣輪機需要高要求（qiú）的高溫合金和越來（lái）越（yuè）複雜的形狀。傳統的製（zhì）造方法需要很長的交貨時（shí）間（jiān）並會產（chǎn）生大（dà）量的廢物。此外（wài），它們通常涉及（jí）多部（bù）件組件，這些組件（jiàn）的（de）生產和生產（chǎn）渦輪機的成本較高，應力和故障風險較（jiào）高。

   領先的渦輪機械製造商正在通過轉向增材製造（通（tōng）常稱為 3D 打印）來克服這些挑戰並（bìng）加快創新速度。增材製造可提供（gòng）設計靈活性、增（zēng）強的係統性能和效率、更高的可靠性、更快的上市時間以及改（gǎi）進的供應鏈效率。AM 徹底改變了渦輪機械部件生產中的各種應用。

優化燃燒（shāo）器的（de）功率輸出（chū）和燃料效率

    燃燒器是渦輪機械（xiè）性能的基礎（chǔ）。實現最大可能的燃油效率和功率輸出取決於促進燃燒和燃燒清潔的內部結構。燃燒部（bù）件需要盡可能高的質量，並（bìng）由堅固、耐熱的高溫合金製成。然而，當製造商使用傳統的加工工藝來塑造這些材（cái）料時，他們（men）通常會縮短刀具壽命並產生更多的浪（làng）費。

    相比之下，增材製造在設計燃燒器時為（wéi）工程師提供了前所未有的靈活性。無論是（shì）幾何形狀還是高溫合金的類型都沒有任（rèn）何困難。工程師可以開發（fā）新穎的孔口形狀和混合室，優化燃料和空氣混合物。用整（zhěng）體部（bù）件替換多部件組件（例如燃料（liào）噴射器、旋流器和混合器（qì））可以提高產量、降低勞動力成本並確保組件在最高溫度和工（gōng）作壓力（lì）下的完整性（xìng）。

將多（duō）個零件組件整合為單個零件可提高製造產量（liàng）和組（zǔ）件可靠性，同時高效冷卻通道（dào）的集成可（kě）提高熱性能。

設計可承受（shòu）高（gāo）溫和高壓的（de）定子葉（yè）片

       在所謂（wèi）的渦輪機械（xiè）“熱區”內，壓氣（qì）機和（hé）渦輪定子葉片承受強烈的熱壓力和結構壓力。每個葉片或集成定子都必須（xū）滿足零件完整性、精度和（hé）質量（liàng）的嚴格要（yào）求，以確保（bǎo）整個渦輪機的性能。

      用於製造定子葉片的兩種傳統工藝提出了重大挑（tiāo）戰。在熔模鑄造方麵，主要障礙是時間。這種已有數十年曆史的工藝依賴於蠟模，但用於衝壓模的模具加工成本高昂，並且需要數（shù）周或數月的時間來生產。另一（yī）種傳統方法是用鋼坯製造葉片和環，成本高昂，尤其（qí）是考慮到所需超級合金的堅固性。此外，這些複雜（zá）的形狀必須釺焊在一起，這可能會犧牲最終部件的強（qiáng）度和壽命。

     通過增材製造，可以通過將幾個部分合並為一個來減少所有這些缺陷。合並零件組件可提高製造產量（liàng）並顯著（zhe）提高可靠性。它還允許設計人員在這些（xiē）關鍵部件（jiàn）中構建複雜的內部冷卻通道——那些難以加工的通道——從而提高熱性能並最大限度地提高（gāo）效率。

開啟葉輪性能的新（xīn）水平

     通過傳統的製造（zào）方法生產工業（yè）燃（rán）氣輪機葉輪是昂貴的。形狀複（fù）雜（zá），切割金屬極具挑戰性，導致廢品率高（gāo）達 80%。對（duì）於管道式高性能葉輪尤其如此，由於其封閉形狀，生產成本更高。工程師通常必須做出妥協以提供具有成本效益的設計。

     增材製造允許渦輪機械製造商設計複雜（zá）的管道式葉（yè）輪，這些葉輪（lún）在（zài）壓縮空氣方麵（miàn）效率更高。優化拓撲結構並將晶格（gé）結構應用於這個關鍵的旋轉設（shè）備組件還可（kě）以（yǐ）讓工程師減輕其重量，從而以更少的能量（liàng）實現更高（gāo）的 RPM，以及（jí）更高的係統總功率輸出。

     特別是（shì），兩種 AM 工藝提供了（le）顯著的優勢（shì）。從加工坯料切換到直接金屬（shǔ）打（dǎ）印消除了涉及零件複雜（zá）性的限製，同時加快了生產速度並減少（shǎo）了浪費。當需要熔模鑄造時——例如，使用更（gèng）大的葉輪或更大體積的零件——3D 打印蠟模可用於（yú）任何合金，提供免工具工作流程的靈活性和成本節約。

擴（kuò）張（zhāng）

通過（guò）將增材製造用於葉輪（lún）製造，可以通過改進設計特征和（hé）利用極端耐高溫材料，將機械性能提升到新的水平。

更快地（dì）生產高質量（liàng）的外殼和（hé）管道，消除工具成本

      適當的廢氣排放對於燃氣輪機的效率與大量的進氣供應同樣重要。管道對兩者都是必（bì）不可少的——工業燃氣輪機需要大而複雜的外殼和管道，這些外殼和管道通常是為現場定製的（de）。

     尖端的增材（cái）製造工藝使建築師和工程師能夠（gòu）在幾天內完成從 CAD 文件到鑄（zhù）造的過程。增材製造使工程師可以自由地為渦輪機外殼（ké）和管道（dào）創建更堅固、更（gèng）可靠的熔模鑄造模型，從而提高氣流效率。減少組件數量也意味（wèi）著更少的故障點，從而延長正常運（yùn）行時間（jiān）和可靠性。

增加增材製造的好處

      在高科技、競爭激烈的渦輪機械行業中，加快創新（xīn）步伐與進行重大功（gōng）能改進同樣重（chóng）要。增材製造能夠快速、低成本地生產用於形狀、配合和功（gōng）能測試的複（fù）雜零件，從而加快了設計周期。無論您是製造燃燒器、定子葉片、葉輪還是鑄件（jiàn），AM 都能生產滿足（zú）或超（chāo）過設計標準的高性能燃氣輪（lún）機部件（jiàn）。整（zhěng）個發電廠將從（cóng）提高燃料效率、降低維護（hù）成本（běn）和減少溫室氣體排放等方麵獲益。