ミュンヘン工科大学の研究者は、ガスタービンバケツの内部ストレスを検出するプロセスを開発しました。
3D印刷には、多くの分野でさまざまなアプリケーションがあります。そのような用途の1つは、ガスタービン用のバケットの生産です。3D印刷プロセスは、コンポーネントの内部応力につながる可能性があり、最悪の場合、亀裂を引き起こす可能性があります。
現在、ミュンヘン工科大学（TUM）の研究チームは、この内部ストレスの非破壊検出に中性子を使用しています。これは、生産プロセスの大幅な進歩です。
ガスタービンバケットは、極端な条件に耐えることができなければなりません。それらは、高圧、高温、膨大な遠心力の影響を受けます。
バケツは、レーザー材料のスターター材料がレーザーで選択的融解を使用して層ごとに構築される添加物の製造技術であるレーザーパウダーベッドフュージョンを使用して生産できます。
中空タービンバケット内の複雑な格子構造は、非常に必要な安定性を提供します。 「このような複雑な構造を持つ複雑なコンポーネントは、鋳造や製粉などの従来の製造方法を使用することは不可能です」と、ドイツ連邦材料研究所（BAM）のトビアス・フリッチ博士は説明しました。
ただし、レーザーの高度に局所的な熱入力と溶融プールの高速冷却は、材料に残留応力をもたらします。メーカーは通常、下流の熱処理ステップでそのようなストレスを軽減しますが、これは費用がかかり、時間がかかります。
これと同様に、ストレスは、生産プロセスでも早くもコンポーネントに損傷を与える可能性があります。 「ストレスは変形をもたらし、最悪の場合は亀裂につながる可能性があります」とフリッチュは言いました。
その結果、彼は研究から中性子を使用して内部ストレスについてガスタービン成分を調べました中性子源Heinz Maier-Leibnitz（FRM II）。このコンポーネントは、ガスタービンメーカーのSiemens Energyによる添加剤生産プロセスを使用して生産されました。SiemensEnergyは、ガスタービン成分に使用されるものの特徴であるニッケルクローム合金を使用して格子構造を印刷しました。
「この複雑なコンポーネントの内部応力を検出するために中性子を使用できるかどうかを確認したかった」とFritschは説明した。
「GarchingのHeinz Maier-Leibnitz Zentrumで測定できることをとてもうれしく思います。ストレス仕様によって提供される機器を使用すると、格子構造の内部ストレスをこれらと同じように複雑で複雑に解決することさえできました。」
今後、フリッチュと彼のチームは、コンポーネント内の内部ストレスに関する作業に基づいて、破壊的なストレスを軽減することを望んでいます。 「私たちは、生産プロセスパラメーターを変更しなければならないこと、したがって、印刷中にコンポーネントが構築される方法を変更する必要があることを知っています」と彼は言いました。
「溶融プロセス中に熱塗布が局所的であるほど、内部応力の結果が増えます。」
プリンターのレーザーは特定のポイントに向けられている間、ポイントの熱は隣接する領域に比べて増加します。これにより、原子格子の異常につながる温度勾配が生じます。
将来、チームは新しいコンポーネントと修正された印刷パラメーターをさらに調査することを望んでいます。彼らは現在、シーメンスと協力して、Tum Neutronソースで新しい測定値を計画しています。
