Press

Erlangen, February 6, 2017

Siemens achieves breakthrough with 3D printed gas turbine blades

•	Successful first full load engine tests of Additively Manufactured blades
•	Additive Manufacturing a main pillar in digitalization of manufacturing

Siemens has achieved a breakthrough by finishing its first full load engine tests for gas turbine blades completely produced using Additive Manufacturing (AM) technology. The company successfully validated multiple AM printed turbine blades with a conventional blade design at full engine conditions. This means the components were tested at 13,000 revolutions per minute and temperatures beyond 1,250 degrees Celsius. Furthermore, Siemens tested a new blade design with a completely revised and improved internal cooling geometry manufactured using the AM technology. The project team used blades manufactured at its 3D printing facility at Materials Solutions, the newly acquired company in Worcester, UK. Materials Solutions specializes in high performance parts for high temperature applications in turbomachinery where accuracy, surface finish and the materials quality is critical to ensure operational performance of the parts in service. The tests were conducted at the Siemens testing facility in the industrial gas turbine factory in Lincoln, UK.

“This is a breakthrough success for the use of Additive Manufacturing in the power generation field, which is one of the most challenging applications for this technology,” said Willi Meixner, CEO of the Siemens Power and Gas Division. “Additive Manufacturing is one of our main pillars in our digitalization strategy. The successful tests were the result of a dedicated international project team with contributions from Siemens engineers in Finspång, Lincoln and Berlin together with experts from Materials Solutions. In just 18 months they completed the entire chain from component design and AM material development to new methods for lifing simulations and quality controls. With our combined know-how in 3D printing, we will continue to drive the technological development and application in this field,” added Meixner.

The blades were installed in a Siemens SGT-400 industrial gas turbine with a capacity of 13 megawatts (MW). The AM turbine blades are made out of a powder of high performing polycrystalline nickel superalloy, allowing them to endure high pressure, hot temperatures and the rotational forces of the turbine’s high speed operation. At full load each of these turbine blades is travelling at over 1,600 km/h, carrying 11 tons or equivalent to a fully loaded London bus, is surrounded by gas at 1,250 °C and cooled by air at over 400 °C. The advanced blade design tested in Lincoln provides improved cooling features that can increase overall efficiency of the Siemens gas turbines.

Additive Manufacturing is a process that builds parts layer-by-layer from sliced CAD models to form solid objects. Also known as ‘3D printing’ it especially provides benefits in rapid prototyping. “This exciting technology is changing the way we manufacture by reducing the lead time for prototype development up to 90 percent,” said Meixner. “Siemens is a pioneer in Additive Manufacturing. We can accelerate the development of new gas turbine designs with an increased efficiency and availability and can bring these advancements faster to our customers. This new flexibility in manufacturing also allows Siemens to develop closer to the customer’s requirements and also to provide spare parts on demand.”

Siemens has a broad knowledge in essential areas like materials sciences, automation, manufacturing and process know how and is thus in a great position to shape the future in the 3D printing industry. The successful test of the advanced blade design is the next step in order to use the full potential of AM. Siemens is developing unique gas turbine designs which are only possible with AM and extends its serial production for printed turbine equipment. With an experience of more than 100 years in the energy market, Siemens converts the new design possibilities to specific solutions for its customers.

Siemens extensively uses AM technology for rapid prototyping and has already introduced serial production solutions for components in the gas turbines’ compressor and combustion system. In February 2016 Siemens opened a new production facility for 3D printed components in Finspång, Sweden. The first 3D printed component for a Siemens heavy-duty gas turbine is in commercial operation since July 2016.

This press release and a press picture are available at
www.siemens.com/press/PR2017020154PGEN
For further press material and videos on Additive Manufacturing, please see
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Siemens AG (Berlin and Munich) is a global technology powerhouse that has stood for engineering excellence, innovation, quality, reliability and internationality for more than 165 years. The company is active in more than 200 countries, focusing on the areas of electrification, automation and digitalization. One of the world’s largest producers of energy-efficient, resource-saving technologies, Siemens is a leading supplier of efficient power generation and power transmission solutions and a pioneer in infrastructure solutions as well as automation, drive and software solutions for industry. The company is also a leading provider of medical imaging equipment – such as computed tomography and magnetic resonance imaging systems – and a leader in laboratory diagnostics as well as clinical IT. In fiscal 2016, which ended on September 30, 2016, Siemens generated revenue of €79.6 billion and net income of €5.6 billion. At the end of September 2016, the company had around 351,000 employees worldwide. Further information is available on the Internet at www.siemens.com.

Siemens Aktiengesellschaft: Chairman of the Supervisory Board: Gerhard Cromme; Managing Board: Joe Kaeser, Chairman, President and Chief Executive Officer; Roland Busch, Lisa Davis, Klaus Helmrich, Janina Kugel, Siegfried Russwurm, Ralf P. Thomas; Registered offices: Berlin and Munich, Germany; Commercial registries: Berlin Charlottenburg, HRB 12300, Munich, HRB 6684; WEEE-Reg.-No. DE 23691322

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Presse

Erlangen, 6. Februar 2017

Siemens erzielt Durchbruch mit Gasturbinenschaufeln aus dem 3D-Drucker

•	Erste erfolgreiche Volllasttests für additiv gefertigte Gasturbinenschaufeln
•	Additive Manufacturing ist wichtige Säule für die Digitalisierung der Fertigung

Siemens hat einen Durchbruch im 3D-Druck von Gasturbinenschaufeln erzielt. Erstmals konnten vollständig mit Additive Manufacturing (AM) gefertigte Gasturbinenschaufeln unter Volllast in einer Gasturbine erfolgreich getestet werden. Das Unternehmen überprüfte dabei mehrere mit AM hergestellte Turbinenschaufeln mit konventionellem Schaufeldesign. Die Bauteile wurden dabei 13.000 Umdrehungen in der Minute und Temperaturen von über 1.250 Grad Celsius ausgesetzt. Zusätzlich testete Siemens ein mit AM-Technologie gefertigtes neues Schaufeldesign mit einer komplett überarbeiteten und verbesserten internen Kühlungsgeometrie. Die verwendeten Schaufeln wurden bei Materials Solutions, dem erst kürzlich erworbenen Unternehmen in Worcester, Großbritannien, gefertigt. Materials Solutions ist spezialisiert auf die Fertigung von hochleistungsfähigen Bauteilen für Hochtemperaturanwendungen bei Turbomaschinen bei denen Genauigkeit, Oberflächenbeschaffenheit und höchste Materialqualität für die Leistungsfähigkeit der Komponenten entscheidend ist. Die Untersuchungen wurden im Siemens-Testcenter für industrielle Gasturbinen in Lincoln, Großbritannien, durchgeführt.

„Dies ist ein bahnbrechender Erfolg für den Einsatz von Additive Manufacturing im Bereich der Stromerzeugung, einem der anspruchsvollsten Anwendungsfelder für diese Technologie“, sagte Willi Meixner, CEO der Siemens Power and Gas Division. „Additive Manufacturing ist eine wichtige Säule in unserer Digitalisierungsstrategie. Die erfolgreichen Tests sind das Ergebnis eines engagierten internationalen Projektteams, bestehend aus Siemens-Ingenieuren aus Finspang, Lincoln, und Berlin sowie den Experten von Materials Solutions. Zusammen entwickelten sie in nur 18 Monaten die komplette Prozesskette vom Komponentendesign und der Materialentwicklung für AM bis hin zu neuen Methoden der Qualitätskontrolle sowie der Simulation der Lebensdauer von Komponenten. Mit unserem gemeinsamen Know-how im 3D-Druck werden wir weiterhin die technologische Entwicklung und Anwendung in diesem Feld vorantreiben“, so Meixner.

Die Turbinenschaufeln wurden in einer industriellen Gasturbine des Typs SGT-400 mit einer Leistung von 13 Megawatt (MW) installiert. Die gedruckten Turbinenschaufeln werden aus einer pulverförmigen, hochtemperaturbeständigen Superlegierung mit polykristallinem Nickel hergestellt. Die Schaufeln widerstehen so dem hohen Druck sowie den enormen Temperaturen und Fliehkräften, die beim Turbinenbetrieb entstehen. Bei Volllast dreht sich jede der Schaufeln mit einer Geschwindigkeit von über 1.600 km/h und trägt dabei die Last von 11 Tonnen, was dem Gewicht eines vollbeladenen Londoner Doppeldeckerbusses entspricht. Außerdem sind die Schaufeln von 1.250 Grad Celsius heißem Gas umgeben und werden mit über 400 Grad Celsius heißer Luft „gekühlt“. Das in Lincoln getestete neue Schaufeldesign bietet verbesserte Kühleigenschaften. Damit kann die Effizienz der Siemens-Gasturbinen weiter gesteigert werden.

Beim Additive Manufacturing werden Teile Lage für Lage aus einem schichtförmig aufgebauten CAD-Modell erstellt. Die AM-Technologie, die auch als 3D-Druck bekannt ist, bietet vor allem Vorteile bei der schnellen Fertigung von Prototypen, dem Rapid Prototyping. „Die spannende
AM-Technologie verändert die Art und Weise wie wir produzieren. Wir können damit Prototypen bis zu 90 Prozent schneller entwickeln“, sagte Meixner. „Siemens ist Vorreiter im Bereich Additive Manufacturing. Wir beschleunigen die Entwicklung neuer Gasturbinen mit höherem Wirkungsgrad und gesteigerter Verfügbarkeit und können unseren Kunden diese Verbesserungen damit schneller liefern. Die neue Flexibilität in der Fertigung erlaubt es uns, näher an den Anforderungen der Kunden zu entwickeln und wir können einzelne Ersatzteile bei Bedarf (on demand) liefern.“

Siemens kann mit seinem umfassenden Wissen in den wesentlichen Bereichen wie der Werkstoffkunde, der Automatisierung, dem Fertigungsprozess und der Verfahrenstechnik die Zukunft im 3D-Druck gestalten. Der erfolgreiche Test des fortschrittlichen Schaufeldesigns ist ein weiterer Schritt auf dem Weg, um das volle Potenzial von AM auszuschöpfen. Siemens entwickelt neuartige, nur mit Hilfe von AM realisierbare Gasturbinendesigns und baut gleichzeitig die Serienfertigung von gedruckten Turbinenteilen weiter aus. Mit einer Erfahrung von über 100 Jahren im Energiebereich entwickelt Siemens mit den neuen Designmöglichkeiten spezifische Lösungen für seine Kunden.

Siemens verwendet die AM-Technologie in erheblichem Umfang zur schnellen Erstellung von Prototypen und hat bereits serienreife Lösungen für Komponenten im Verdichter- und Verbrennungssystem von Gasturbinen eingeführt. Im Februar letzten Jahres eröffnete Siemens eine neue Fertigung für 3D-Druck-Komponenten in Finspang, Schweden. Seit Juli 2016 ist die erste mit 3D-Druck hergestellte Komponente für eine große Siemens-Gasturbine erfolgreich im kommerziellen Betrieb.

Diese Presseinformation sowie ein Pressebild finden Sie unter
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Weiteres Pressematerial und Videos zum Thema Additive Manufacturing unter
www.siemens.com/presse/3D-Druck
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Ansprechpartner für Journalisten:
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Tel.: +49 9131 18-7034; E-Mail: alfons.benzinger@siemens.com

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Die Siemens AG (Berlin und München) ist ein führender internationaler Technologiekonzern, der seit mehr als 165 Jahren für technische Leistungsfähigkeit, Innovation, Qualität, Zuverlässigkeit und Internationalität steht. Das Unternehmen ist in mehr als 200 Ländern aktiv, und zwar schwerpunktmäßig auf den Gebieten Elektrifizierung, Automatisierung und Digitalisierung. Siemens ist weltweit einer der größten Hersteller energieeffizienter ressourcenschonender Technologien. Das Unternehmen ist einer der führenden Anbieter effizienter Energieerzeugungs- und Energieübertragungslösungen, Pionier bei Infrastrukturlösungen sowie bei Automatisierungs-, Antriebs- und Softwarelösungen für die Industrie. Darüber hinaus ist das Unternehmen ein führender Anbieter bildgebender medizinischer Geräte wie Computertomographen und Magnetresonanztomographen sowie in der Labordiagnostik und klinischer IT. Im Geschäftsjahr 2016, das am 30. September 2016 endete, erzielte Siemens einen Umsatz von 79,6 Milliarden Euro und einen Gewinn nach Steuern von 5,6 Milliarden Euro. Ende September 2016 hatte das Unternehmen weltweit rund 351.000 Beschäftigte. Weitere Informationen finden Sie im Internet unter www.siemens.com.

Siemens Aktiengesellschaft: Vorsitzender des Aufsichtsrats: Gerhard Cromme; Vorstand: Joe Kaeser, Vorsitzender; Roland Busch, Lisa Davis, Klaus Helmrich, Janina Kugel, Siegfried Russwurm, Ralf P. Thomas; Sitz der Gesellschaft: Berlin und München, Deutschland; Registergericht: Berlin Charlottenburg, HRB 12300, München, HRB 6684; WEEE-Reg.-Nr. DE 23691322

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