Produzione additiva per bruciatori industriali
Stampa 3D o processi convenzionali: una classificazione
Da decenni WS Waemeprozesstechnik GmbH (www.flox.com) è riconosciuta in tutto il mondo come leader indiscusso della tecnologia e del mercato nel campo della tecnologia dei bruciatori industriali per l'industria dei processi termici. Per i prodotti di nuova generazione, vengono ovviamente utilizzati anche processi di produzione all'avanguardia come la produzione additiva.
Il bruciatore del futuro è flessibile: la produzione additiva accelera il percorso verso questo obiettivo
Quando ci si chiede cosa debba fare un bruciatore industriale del futuro, emergono soprattutto tre proprietà: il bruciatore del futuro deve essere efficiente, a basse emissioni e flessibile (in termini di combustibile).
Oggi, per i nuovi impianti e gli ammodernamenti, dovrebbe essere scontato raggiungere rendimenti di combustione compresi tra 80 e 90% ed emissioni di NOx inferiori a 100 mg/Nm³. Questi due aspetti sono già stati risolti da WS per oltre un decennio e hanno dato prova di sé sul mercato. La combustione di Idrogeno è considerata ampiamente padroneggiata ed è possibile con quasi tutti i bruciatori WS fino a 100% se il progetto del forno soddisfa determinate condizioni limite.
I compiti futuri consistono nel prepararsi a cambiare combustibile. Chi vuole bruciare gas naturale, idrogeno e persino ammonia in modo flessibile, deve tenerne conto già oggi nella progettazione dell'impianto di riscaldamento o dell'intero progetto del forno. C'è ancora molta ricerca da fare nella tecnologia della combustione, soprattutto nel campo dell'ammoniaca.
Produzione additiva
La produzione additiva è da anni parte integrante del programma di WS, in particolare per abbreviare i cicli di sviluppo e portare le innovazioni sul mercato ancora più velocemente. Se inizialmente l'attenzione era rivolta alla realizzazione di modelli per le fiere professionali e per semplificare il lavoro di vendita, la stampa 3D di materiali metallici è diventata da tempo un punto focale (video: https://youtu.be/QJy1FE8vyq0).
Soprattutto per lo scopo di Ricerca e sviluppo La produzione additiva è ideale per questo. Spesso i nuovi sviluppi possono essere realizzati da un giorno all'altro e testati immediatamente, senza dover aspettare modelli di fusione o fornitori di servizi esterni. Questo è un aspetto che il nostro sviluppatore senior di 95 anni Dott. J. A. Wünning è particolarmente importante.
Nella fase di ideazione, tuttavia, l'obiettivo è ancora quello di sviluppare nuovi prodotti in modo che possano essere realizzati con i metodi di produzione tradizionali. Solo quando le proprietà tecniche desiderate non possono più essere ottenute con i processi di stampaggio tradizionali, si devono prendere in considerazione progetti che possono essere realizzati solo con la fabbricazione additiva.
Nonostante l'euforia, va sottolineato che la stampa 3D non è un valore in sé. Si tratta di un processo di produzione relativamente nuovo e costoso che deve dimostrare la propria validità accanto a processi consolidati come la fusione o le classiche costruzioni saldate. Tutti i processi hanno punti di forza e di debolezza specifici e sono scalabili in varia misura. L'importante è scegliere il processo giusto per la giusta applicazione.
Parti di bruciatore nel mirino della stampa 3D metallica
Fino a pochi anni fa, la ricerca del miglior scambiatore di calore sembrava essere il principale obiettivo di sviluppo nella costruzione di bruciatori industriali. Allo stesso tempo, era relativamente semplice costruire uno scambiatore di calore molto efficiente. Tuttavia, se si vuole produrre uno scambiatore di calore altamente efficiente a un costo adeguato all'applicazione, il compito diventa più difficile. Se poi il prodotto deve soddisfare anche le esigenti condizioni operative della tecnologia dei processi termici, è necessario un certo sforzo per ottenere un prodotto complessivo coerente.
Da un lato, gli scambiatori di calore della stampante 3D consentono di realizzare strutture compatte di elevata complessità che permettono un buon scambio termico. D'altra parte, i costi di produzione sono ancora oggi molto elevati e non saranno competitivi con i processi di produzione convenzionali nel prossimo futuro, soprattutto per le parti volumetricamente grandi. A ciò si aggiungono i problemi di pulizia delle strutture tridimensionali complesse e la spesso inadeguata riparabilità in caso di danni.
Se si considera che WS ha lavorato per oltre 15 anni con il recuperatore a canali suddivisi e bruciatori rigenerativi tassi di preriscaldo dell'aria comburente che sono già molto vicini al limite fisico, diventa chiaro che il compito di ottimizzare gli scambiatori di calore per i bruciatori industriali è già stato adeguatamente risolto da tempo. La produzione additiva entra quindi in gioco soprattutto se i costi dovessero diminuire inaspettatamente.
La situazione è diversa per altri componenti dei bruciatori industriali sottoposti a forti sollecitazioni termiche. Geometrie innovative nell'area della bocca del bruciatore, che in precedenza erano quasi impossibili da produrre, consentono di migliorare ulteriormente le proprietà tecniche del prodotto finale. Questi miglioramenti sono spesso finalizzati in particolare a consentire un utilizzo flessibile del combustibile o a ridurre le emissioni. I corrispondenti componenti volumetricamente piccoli possono già essere prodotti in modo competitivo in piccole serie con la stampa 3D.