Shell(殼牌)與GE Additive合作：3D打印具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的氧氫微混合器

2022年11月18日，南極熊獲悉，在 Formnext 2022 期間，Shell International BV 和GE Additive公布了聯(lián)合設(shè)計(jì)的工程項(xiàng)目成果：增材制造的氧氫微混合器。這個復(fù)雜的非功能性演示部件是在 GE Additive Concept Laser M Line 系統(tǒng)上用鎳合金 718 打印的，該系統(tǒng)安裝在Shell的 3D 打印 CoE 和車間，位于荷蘭阿姆斯特丹能源轉(zhuǎn)型園區(qū) (ETCA)。



Shell一直擁有著一個3D打印設(shè)施區(qū)域，以利用增材制造來制作原型和打印功能部件。擁有自己的打印能力使Shell的研發(fā)部門可以自由地創(chuàng)造市場上沒有的新零件，并解決支持能源轉(zhuǎn)型的新技術(shù)挑戰(zhàn)。

Shell增材技術(shù)主題專家 Joost Kroon 解釋說：“為了測試 M Line打印機(jī)的能力，我們與 GE Additive 團(tuán)隊(duì)合作，同意應(yīng)用增材技術(shù)來重新構(gòu)想一個大型復(fù)雜部件，其中包含傳統(tǒng)方法難以制造的通道。研究氧氫微混合器與我們公司在能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮積極作用的戰(zhàn)略非常吻合。”

從自然界的幾何學(xué)中汲取靈感
位于慕尼黑的 GE Additive AddWorks 團(tuán)隊(duì)的首席設(shè)計(jì)工程師 Sonali Sonawane Thakker 的任務(wù)是研究、設(shè)計(jì)和迭代 Formnext 上展示的最終設(shè)計(jì)。她的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個大型、復(fù)雜且包含氫氣和壓縮氧氣通道的部件。Sonawane Thakker 能夠利用增材技術(shù)提供的設(shè)計(jì)自由度來重新思考零件的結(jié)構(gòu)和形狀。

“現(xiàn)有的微混合器，也稱為氫氧燃燒器，通常是圓柱形的，這是為了適應(yīng)傳統(tǒng)方式制造，以適應(yīng)儲罐、管道和噴嘴的復(fù)雜布局。為了增加復(fù)雜性，我們選擇了一個大的圓錐形設(shè)計(jì)，并從平面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到帶有 ISO 網(wǎng)格的彎曲結(jié)構(gòu)，以增加整體強(qiáng)度，而不是通常的平面結(jié)構(gòu)?！?br />

△GE Additive Shell 微混合器

Sonawane Thakker 從自然界的幾何學(xué)和對稱性中尋求靈感，尤其是在花朵和花瓣中復(fù)制的斐波那契數(shù)列。“我從花粉粒在花頭中的形成方式中汲取了靈感，將 330 多個獨(dú)立的噴嘴整合成一個圓形圖案，彎曲的壁和圓錐形也反映了花瓣的形狀，”她補(bǔ)充道。

構(gòu)建和后處理
在Shell和 GE Additive 團(tuán)隊(duì)進(jìn)行可行性分析和迭代之后，重新設(shè)計(jì)的零件的設(shè)計(jì)和尺寸最終確定了，他們選擇了鎳合金 718 作為構(gòu)建材料，打印參數(shù)如下。

零件尺寸：
●高度：~296 毫米
●直徑：484 毫米
●其他：X ~ 429 毫米 Y ~ 490 毫米

M Line 上零件的構(gòu)建準(zhǔn)備和打印由團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 Lisa Kieft-Lenders 和殼牌 3D 打印卓越中心和車間的技術(shù)人員 Dennis Boon 監(jiān)督。

Kieft-Leenders 說：“我們從一開始就參與了這個項(xiàng)目。鑒于這是迄今為止在 M Line 上構(gòu)建的最大和最復(fù)雜的部件之一，我們一直與慕尼黑的 GE Additive 團(tuán)隊(duì)保持密切聯(lián)系，并在阿姆斯特丹當(dāng)?shù)氐玫疆?dāng)?shù)刂С脂F(xiàn)場服務(wù)工程師。在開始時進(jìn)行一些調(diào)整后，打印任務(wù)在 9 天內(nèi)順利運(yùn)行?！?br />
Shell工廠也完成了后處理，通過在設(shè)計(jì)階段由 Sonawane Thakker 加入的除粉孔使這變得更加容易。該零件于 11 月初完成，并被送到 Formnext 的 GE Additive 展臺?；顒咏Y(jié)束后，微型混合器將被歸還并在殼牌的 ECTA 上展出。

GE Additive 在 EMEA 的 AddWorks 負(fù)責(zé)人 Rob Dean 說?！?strong>我們對 M Line 的性能充滿信心。我們抓住每一個機(jī)會用雙手測試它的極限。在這個項(xiàng)目中，我不能低估協(xié)作和解決問題的力量。它匯集了一些優(yōu)秀的增材制造技術(shù)的思想，最終的結(jié)果不僅在視覺上令人驚嘆，而且在尺寸、復(fù)雜性方面也令人印象深刻。“