Material för gröna vätgasdrivna gasturbiner genom additivtillverkning (MAGDA)

Gasturbiner är med sin flexibilitet och snabba upprampning centrala i ett hållbart energisystem för att kunna balansera intermittent elproduktion, till exempel vindkraft. Framtida kolfri elproduktion kräver då en uppskalning av vätgas som bränsle i gasturbiner. Förbränning av vätgas i gasturbiner är fortfarande förenat med utmaningar kopplat till gasens reaktivitet i kombination med den nödvändiga högre processtemperaturen.

Lösningen ligger i design och material för komponenter som brännare och turbinblad med mera. Additiv tillverkning i metall har identifierats som lösningen där dessa mål kan mötas och då speciellt genom laser beam powder bed fusion (LB-PBF). Denna teknik möjliggör redan idag heltäta komponenter med komplex design i flera material som rostfria stål och vissa nickelbaslegeringar, men nickelbaslegeringar med större sprickkänslighet för ännu högre temperaturer som krävs för vätgas är ännu inte realiserade.

Förväntade effekter och resultat

Projektet syftar till att ta fram lösningar för att hantera denna utmaning. Projektet bygger på tidigare kunskap och erfarenheter och kombinerar insatser avseende materialutveckling med tillhörande processoptimering vid LB-PBF samt integration/optimering av efterföljande process (HIP) för ytterligare kvalitetssäkring. I projektet ingår utveckling/optimering av pulverlösningar, design för AM kopplat till komponentkrav och utvärdering av materialstruktur och egenskaper inklusive framtagning och utvärdering av en demonstrator.

Planerat upplägg och utförande

Projektet är uppdelat i sju arbetspaket.

AP1: Design and weight optimization, including simulation of additive manufacturing

AP2: Establishment of tailored powder material for AM fabrication of crack-free Ni-base superalloys

AP3: Development of robust LB-PBF processing for AM fabrication of crack-free Ni-base superalloys

AP4: Optimized heat treatment for the new alloy composition

AP5: Characterization of mechanical, physical and thermal properties of the new alloys

AP6: Fabrication and evaluation of demonstrators

AP7: Project management and results dissemination

 

Koordinator: Chalmers