根據布魯（lǔ）金斯學會（huì）的數據，盡管全球減少溫室氣體排放的運動正在推動轉向可再（zài）生能源（yuán），但化石燃料仍（réng）然產生（shēng）了當今 64% 的電力。為（wéi）了滿足降低（dī）排放的需求，能源（yuán）行業正在從以煤炭和石油為基礎的燃料過渡到燃燒更清潔的天然氣。

    這種轉變正在迅速改變發（fā）電廠。能源（yuán）生產商正在改（gǎi）造現有工廠並從頭開始建（jiàn）造新設（shè）施。這些新設施的核心是將天然（rán）氣轉化為電能的大型工業渦輪機。渦（wō）輪機械行業競爭（zhēng）激烈，市場要求提高燃油效率、發電量、係統可靠性並降低維護成本，以及製造和供應（yīng）鏈（liàn）效率。這種快節奏的變革為燃氣輪機製造商提供（gòng）了一個強大（dà）的機會——但傳統的製造方法無法跟上創新的步伐。

    燃氣輪機需要高要求的高溫合金和越來越複雜的形狀。傳統的製造方法需要很長的交貨時間並會產生大量的廢物。此（cǐ）外，它們通常涉及多部件（jiàn）組件，這些組件的生產和生產渦（wō）輪機的成本較高，應力和故障風險較高（gāo）。

   領（lǐng）先的渦輪機械製造商正在通過轉向（xiàng）增材製造（zào）（通常稱為（wéi） 3D 打印）來克服這些挑戰並加（jiā）快創新速度。增材製造可提供設計靈活性、增強的係統性能和效（xiào）率、更高的可靠性、更快的上市時間以及改進的供應鏈效率。AM 徹底改變了（le）渦輪機械部件生產中的各種應用。

優化燃燒器的（de）功率輸出和燃料效率

    燃燒器是渦（wō）輪機械性能的基礎。實現（xiàn）最大可能的燃油效率和功率輸出取決於促進燃燒和（hé）燃（rán）燒清（qīng）潔的內部結構。燃燒部件需要盡可能高的質量，並由堅固、耐熱的高溫合金製成。然（rán）而，當製造（zào）商使用（yòng）傳統的加工工藝來塑造這些材料時，他們通常會（huì）縮短刀具壽命並產生更多的浪費。

    相比之下，增材製造在設計燃燒器時為工程師提供了（le）前所未有的靈活性。無論是幾何形狀（zhuàng）還是高溫合金的類型（xíng）都沒有任何困難。工程師可以（yǐ）開發新穎的（de）孔口（kǒu）形狀和混合室（shì），優化燃料和空（kōng）氣混合物。用整體部件替換多部件組件（例如燃料噴射器、旋流（liú）器和混合器）可以提（tí）高產量、降低勞動力成本並確保組件在最高溫度和工作壓力下的（de）完整性。

將多個零件組件整合為單個零件可提高製造產量和（hé）組件可（kě）靠性，同時高效冷卻通道的集成（chéng）可提高熱性能。

設計可承受高溫和高壓的定子（zǐ）葉片

       在所謂（wèi）的渦輪機械“熱（rè）區（qū）”內，壓氣機和渦（wō）輪定（dìng）子葉片承（chéng）受強烈的熱壓力和結構壓力。每個葉（yè）片或集成（chéng）定子都必須滿足零件完整性、精度和質量的嚴格要求，以確保整個渦（wō）輪機的性（xìng）能。

      用於製造定子葉片的兩種傳統工藝（yì）提出了重大挑戰。在熔模鑄（zhù）造方麵，主要障礙是時間。這（zhè）種已有數十年曆史的工藝依賴於蠟模，但用於衝壓（yā）模的模具加（jiā）工成本（běn）高昂，並且需要數（shù）周或數月的（de）時間來生產。另（lìng）一（yī）種傳統方法是用鋼坯製（zhì）造葉（yè）片和環，成本高昂，尤其是（shì）考（kǎo）慮到所（suǒ）需超級合金的（de）堅固性（xìng）。此外，這（zhè）些複雜的形狀必須（xū）釺焊在一起，這可能（néng）會犧牲最終部件的強（qiáng）度和壽命（mìng）。

     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（zhè）些缺陷。合並零件組件可提高製造產量並顯著提高可靠性。它（tā）還允許設計人員在這些（xiē）關鍵部件中構建複雜的內部冷卻通（tōng）道——那些難以加工的通道——從而提高熱性（xìng）能（néng）並最大限度地提高效率。

開啟葉輪性能的新水平

     通過傳統的製造方法（fǎ）生產工業燃氣輪機葉輪是昂貴的。形（xíng）狀複雜（zá），切割金屬極具挑戰性，導致廢品率高達 80%。對（duì）於管道式高性能葉輪尤其（qí）如此（cǐ），由（yóu）於其（qí）封閉形狀，生（shēng）產成本更高。工程師通常（cháng）必須做出妥協以提供具有成本（běn）效（xiào）益的設計。

     增材製造允許渦輪機械製造商設計複（fù）雜的管道式葉輪，這些葉輪在壓縮空氣方麵效率更高。優化拓撲結構並將晶格結構應用於這個關鍵的旋轉設備組件還可以讓（ràng）工程師減輕其（qí）重量（liàng），從而以更少的能量實現更高的 RPM，以及更高的係統總功率輸出。

     特別是，兩種 AM 工藝提供了顯著的優勢。從加工坯料切換到直接金屬打印消除了涉及零件複雜性的限製，同時加快了生產速度並減少了（le）浪費。當（dāng）需要熔模鑄（zhù）造時——例如，使用更大的葉（yè）輪（lún）或更大體積的零件——3D 打印蠟模可用於任何合金，提供（gòng）免工具工作流程的靈活性和成本節（jiē）約。

擴張

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

更快地生產高質量（liàng）的外殼和管道，消除工具成本

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

     尖端的增材製（zhì）造工藝使建築師和（hé）工程師能夠在幾天（tiān）內完成從 CAD 文件到鑄造的過程。增材製造使工程師可以自由地為渦輪機外殼和管道（dào）創建更堅固、更可（kě）靠的（de）熔模鑄（zhù）造模型，從而提高氣流效率。減少組件數量也意味著更少的故障（zhàng）點，從而延長正常運行時間和可靠性。

增加增材製造的好處

      在高科技、競爭激烈的渦輪機械行（háng）業中，加快創新步伐與進行重大功（gōng）能改進同樣重要。增材製造能夠快速、低成本地生產（chǎn）用於形狀、配合和功能測試的（de）複雜（zá）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，AM 都能生產滿足或超過設計標準的高性能燃氣輪機（jī）部件。整（zhěng）個發電廠將從提高燃料效率、降低維護成本和減少溫室氣體排放等方麵獲益。