Детали двигателя из 3D-принтера могут сделать грузовые суда более экологичными
Новые экологически чистые виды топлива и цель повышения производительности могут сделать привлекательной 3D-печать деталей двигателей больших грузовых судов.
Двигатели больших морских грузовых судов являются важной областью внимания в усилиях морской индустрии по повышению экологичности. Это относится и к отдельным частям двигателя, которые должны постоянно оптимизироваться, чтобы соответствовать будущим требованиям более низкого и экологичного потребления топлива.
Важнейшим компонентом в этом контексте является форсунка, которая впрыскивает топливо в двигатель, где оно смешивается с кислородом для обеспечения оптимального сгорания. В рамках совместного проекта между DTU и MAN Energy Solutions молодой исследователь провел обширное исследование, чтобы выяснить, может ли быть выгодным изготовление форсунки впрыска с помощью 3D-печати.
"В MAN Energy Solutions мы давно знаем, что 3D-печать металла может предоставить нам некоторые возможности для проектирования важных деталей наших судовых двигателей, которые ранее были невозможны. Это сделало сотрудничество с DTU по изучению потенциала очевидным выбором", - говорит Питер Хаген, инженер-механик MAN Energy Solutions.
Постдок Томас Дамен из отдела машиностроения DTU провел исследование, которое он начал с анализа функции развертывания качества для 3D-печати. 3D-QFD - это модель анализа, используемая для предоставления обзора ценности, которую 3D-печать может добавить к продукту в целом.
"Применив эту модель и объединив ее с техническими знаниями как о методах 3D-печати, так и о впрыске топлива, я создал модульный набор того, как можно сконструировать форсунки с помощью 3D-печати, чтобы увеличить производительность двигателя и срок службы изделия", - говорит Томас Дахмен
Усовершенствование форсунки было основано на том, что лучшего потока топлива можно добиться с помощью несколько иной - более изогнутой - конструкции. Таким образом, новая конструкция форсунки способствует улучшению сгорания топлива в двигателе. Первые испытания также показывают, что форсунка потенциально может помочь снизить выбросы NOx в двигателе, но для доказательства такого эффекта потребуются дальнейшие исследования.
Новая 3D-печатная форсунка показала настолько многообещающие результаты в лаборатории DTU, что впоследствии ее испытали на полномасштабном испытательном двигателе MAN Energy Solutions в Исследовательском центре Копенгагена.
"Испытания прошли хорошо, и мы с нетерпением ждем возможности провести следующие длительные испытания. Тщательное исследование Томаса дало нам фантастическую основу для продвижения вперед в области 3D-печати металлических компонентов для судовых двигателей. Я уверен, что скоро мы увидим их в реальных двигателях", - сказал Питер Хаген.
Петер Хаген подчеркивает, что сотрудничество с DTU по дальнейшей оптимизации судовых двигателей будет продолжаться и в будущем. В своем комплексном анализе Томас Дамен не только рассмотрел конструкцию сопла, но и сравнил преимущества и недостатки двух различных технологий 3D-печати - лазерного наплавления порошкового слоя и струйной обработки связующего - в сочетании с использованием различных типов материалов для сопел.
"Эта часть анализа показала пригодность Binder Jetting для создания сложных элементов сопла, связанных с потоком, и специальных высокотемпературных материалов, которые невозможно реализовать с помощью других производственных процессов", - говорит Томас Дамен.
