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Impressão 3D Palheta de Turbina a Vapor

Tecnologia Aditiva para turbinas

Impressão 3D em algum polímero, certamente não é mais novidade para você.

Talvez impressão 3D envolvendo ligas em aço e pequenas peças, você já pode ter ouvido falar também.

Mas e se eu falasse que já existe impressão 3D palheta de turbina a vapor aplicação real.

Você acreditaria?

Uma equipe de pesquisadores do Laboratório Americano Nacional de Ciência e Tecnologia, patrocinado pelo Departamento de Energia, são os primeiros a imprimir em 3D grandes palhetas rotativas de turbinas a vapor.

Eles conseguiram isso com a fabricação aditiva de arco de arame controlada por um braço mecânico de robô.

A necessidade, segundo os pesquisadores, surgiu devido à demanda por reparar palhetas de turbinas a vapor em grande escala e outros componentes que tinham longos prazos de entrega. Com isso, focou-se na fabricação em larga escala.

Os pesquisadores trabalham desde 2015 em trabalhos de pesquisa e na fabricação de palhetas em larga escala.

"Os projetos envolvem fabricantes de turbinas, de máquinas de solda, no desenvolvimento do processo e na sua industrialização."

Impressão 3D Palheta de Turbina a Vapor

É uma fabricação em larga escala por meio de soldagem a arco. Usando um soldador de arco elétrico
padrão em um braço robótico que pode se mover no espaço tridimensional.

O soldador alimenta e derrete um fio, e o robô o move para depositar o metal fundido de maneira controlada.

O conceito foi estendido da impressão de polímeros em grande escala. Mas, é claro, os metais têm temperaturas de fusão muito mais altas.

Embora a soldagem a arco elétrico seja uma tecnologia antiga, para aplicá-la a esta aplicação, foi necessária muita pesquisa sobre como controlar o braço robótico.

É preciso lidar com a ciência dos materiais e também com a robótica.

A palheta de turbina a vapor impressa, tem cerca de 1m de altura.

Embora muitas máquinas possam imprimir algo desse tamanho, poucas conseguem a capacidade dimensional associada com eficientes taxas, precisão e design solicitado por essas palhetas.

Atualmente uma impressão como essa, consegue uma produção média de 10kg x hora de fabricação.
Os pesquisadores têm como meta agora aumentar essa capacidade para algo próximo de 45 kg x hora, introduzindo para isso vários robôs.

Para validar o processo, tem sido utilizado tomografia computadorizada para validar a estrutura interna em busca de defeitos.

Já foram impressas várias palhetas e também retiradas amostras mecânicas do material para validar os resultados, para ver o desempenho do material em temperaturas mais altas e em testes de resistência à tração, fadiga e fluidez.

"Atualmente uma impressão como essa, consegue uma produção média de 10kg x hora de fabricação. Os pesquisadores têm como meta agora aumentar essa capacidade para algo próximo de 45 kg x hora, introduzindo para isso vários robôs"

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MAIS INFORMAÇÕES

Próximos passos e tendências na Impressão 3D Palheta de Turbina

Quando questionados sobre os próximos passos, os pesquisadores responderam que o projeto originalmente buscava maneiras de recuperar palhetas.

Embora estejam buscando financiamento para novos projetos nessa área, também pretendem imprimir componentes maiores de turbinas a vapor.

Segundo os mesmos, eles gostariam de aplicar sua tecnologia a outras áreas de necessidades industriais no setor de energia que tenham longos prazos de entrega associados a elas – de seis meses a dois anos.

Nas palavras deles, “se você puder imprimir um componente rotativo e dimensioná-lo para componentes estacionários ainda maiores, terá mais aplicabilidade nas novas técnicas de processamento”.

Os pesquisadores também deram ideia de outras possíveis aplicações dessa tecnologia, por exemplo, para segmentos de anel de turbinas a vapor e a gás, substituição de corpos fundidos e forjados na indústria nuclear e corpos de válvulas.

Confira o Vídeo sobre Impressão 3D Palheta de Turbina

Evolução do processo de fabricação de palhetas de turbinas a vapor

Confira um pouco como era antigamente o processo de fabricação de palhetas, como é hoje e como está sendo experimentado para o futuro.

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Conclusão

De blocos de diafragmas a palhetas de turbinas a vapor, iniciei no setor quando as máquinas CNC’s (Comando Número Computadorizado) haviam começado a se popularizar.

Olhando esse tipo de tecnologia incipiente, no primeiro momento me faz ser um pouco “pessimista”, no sentido daquele raciocínio de toda nova tecnologia: “isso não parece vingar”

No segundo momento, vem a reflexão: mas por que não?

E aí, vem casos práticos como esse corroborar a lógica de que sim! Talvez isso ganhe escala.

Evidente que não para qualquer porte de palheta (no início).

Mas para determinados casos, por exemplo: principalmente palhetas maiores, pode ser que em breve seja um novo e alternativo processo de fabricação.

E aí, poderá ser uma questão de tempo para as demais.

Quem viver verá!

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Sobre o Autor

Ronaldo Pexe

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