OLA

Studi Kasus: Impeller Turbin Sentrifugal Monolitik

316L Stainless Steel | SLM | Impeler Mesin Udara / Turbin Gas dengan 3D-Marked Blades

Aplikasi Pencetakan Logam 3D

1. Latar Belakang

Seorang pemasok komponen mesin udara sedang mengembangkan tahap turbin sentrifugal berkecepatan tinggi untuk demonstrator turbojet kecil. Desain impeler yang dilas secara tradisional menderita retak di ujung blade pada sambungan las dan efisiensi yang terbatas karena profil blade dibatasi oleh perangkat las. Impeler yang sepenuhnya monolitik dengan geometri blade yang dioptimalkan dan identifikasi yang ditandai langsung 3D diperlukan untuk memenuhi persyaratan daya tahan dan traceability bagi program demonstrator.

2. Tantangan

Persyaratan desain mencakup:

· 60+ blade radial dengan profil aerodynamik penuh, 100% monolitik — tanpa akar blade yang dilas

· Putaran blade 3D yang dioptimalkan untuk menghasilkan efisiensi tahap >88%

· Kelas material dan nomor seri yang dicetak 3D langsung ke wajah hub (tanpa label lem, tanpa tanda laser yang dapat dihilangkan)

· Keseimbangan dinamis G2.5 pada kecepatan operasi penuh (24.000 rpm)

· Stainless steel 316L untuk ketahanan oksidasi suhu tinggi dan kompatibilitas NDT

3. Solusi

Impeler dirancang ulang sebagai satu bagian monolitik dengan blade radial yang dioptimalkan CFD dan wajah hub yang ditandai sebelumnya dengan kelas material dan nomor seri unik, kemudian diproduksi oleh Selective Laser Melting (SLM) dalam stainless steel 316L.Sudut balik silet, jari-jari tepah depan, dan sudut keluaran disesuaikan dengan CFD, dan bagian poros dioptimalkan topologi untuk rasio kekakuan terhadap berat. Teks 3D yang ditandai pada permukaan poros dicetak sebagai karakter timbul dalam proses pembuatan yang sama, menghilangkan prosi penandaan setelah pencetakan. Setelah pencetakan, bagian tersebut di finishing-machining pada lubang poros, dinimbangkan secara dinamis hingga G2.5, dan diuji run-in pada kecepatan penuh.

 

Gambar 1: Impeller turbin 316L yang dicetak dengan SLM — tampilan depan menampilkan 60+ silet radial dan bahan bertanda 3D pada permukaan poros

 

Gambar 2: Impeller yang sama dari belakang — poros monolitik, tidak ada akar silet terlas, siap untuk finishing-machining lubang poros

4. Hasil

· 88% efisiensi tahap — +8 poin vs. desain las warisan

· 25% pengurangan berat — melalui poros yang dioptimalkan topologi

· Konstruksi monolitik — tidak ada akar silet terlas, tidak ada mode kegagalan kelelahan

· Traceability bawaan — kualitas bahan + nomor seri dicetak 3D dalam proses pembuatan yang sama

· Keseimbangan G2.5 pada 24.000 rpm — siap untuk pemasangan langsung pada mesin

· Waktu tunggu: 4 minggu — dari CAD hingga impeller yang seimbang dan diuji run-in

“Kita mendapatkan impeller monolitik dengan traceability bawaan dan peningkatan efisiensi 8 poin."Teks yang dicetak 3D merupakan bagian dari bagian itu — tidak bisa jatuh atau dihaluskan.”

 

Bahan: Baja Tahan Karat 316L  |  Proses: SLM / Pencetakan 3D Logam  |  Aplikasi: Impeller Turbin Sentrifugal