3D-печать турбокомпрессоров из алюминида титана: “турбонаддув” для индустрии?

Шведская компания Arcam AB, занимающаяся 3D-печатью, вкладывает средства в разработку и применение для массового производства турбокомпрессоров из алюминида титана по собственной технологии электронно-лучевой плавки (Electron Beam Melting, EBM).

Что такое алюминид титана (TiAl)?

Это сплав, характеризующийся малым весом и высокой прочностью. Вследствие этого он отлично подходит для подвижных деталей машин: например, лопастей турбин для авиапромышленности и других отраслей, а также выпускных коллекторов и компрессоров для двигателей внутреннего сгорания.

Проект Европейского Союза TiAlCharger использует технологию EBM, запатентованную Arcam

В прошлые годы деятельность Arcam была направлена на аэрокосмическую и оборонную отрасли, а также на производство ортопедических имплантатов. Но теперь компания планирует экспансию в автомобильную индустрию с технологией электронно-лучевого наплавления.

Как участник проекта TiAlCharger, финансируемого правительствами ЕЭС, Arcam вступила в партнерские отношения с TWI, мировым лидером в области инженерных технологий. Обе компании сотрудничают над дальнейшими исследованиями в области технологии EBM и ее применения в автоиндустрии.

Коротко о проекте:

Цель TiAlCharger — наладить массовое производство недорогих низкоинерциальных турбокомпрессоров из алюминида титана, при этом достигнув следующих показателей:

• Экономия массы до 60%;
• Сокращение момента инерции на 36% (по сравнению с никелевыми сплавами, применяющимися сейчас);
• Возможность эксплуатации при температурах более 950°C;
• Увеличение соотношения топливо/ воздух и за счет этого — повышение КПД на 5% и уменьшение выбросов CO2 на 8%.

Технологии, используемые в этом проекте — электронно-лучевой расплав и электронно-лучевая сварка.

В процессе EBM турбинное колесо изготавливается последовательным наплавлением слоев металлического порошка, благодаря чему получается полая и легковесная деталь, обладающая малой инерцией.

Ротор, изготовленный из TiAl, будет присоединяться к стальному валу с помощью электронно-лучевой сварки. Наплавление такого сварного шва между разнородными материалами, который был бы стоек к вибрациям, высоким температурам и перегрузкам при вращении — нетривиальная задача. И этот метод изготовления позволяет ее решить, создавая высокопрочные турбинные колеса, пригодные к использованию на самых разных типах двигателей.

Коммерциализация проекта с продажей лицензий будет приносить компании неплохие проценты от продаж — сумма оценивается примерно в 76,5 млн. долларов. Учитывая, что инвестиции самой Arcam в проект были нулевыми, неплохо, согласитесь?