兩年6萬個葉片！看GE擴充到35臺3D打印設備的運轉邏輯

來源：3D科學谷

3D打印對航空航天制造業(yè)的影響是巨大的，因為3D打印不僅僅作為一種制造技術，更是創(chuàng)造了產(chǎn)品的附加值。GE全球CEO John Flannery曾提到，GE看到了3D打印-增材制造的顛覆潛力，增材制造對GE內部的業(yè)務也帶來很大轉型壓力，有很多改變需要進行，供應鏈、庫存、人才…很大的壓力，但是GE有勇氣去改變。GE（通用電氣）曾在航空發(fā)動機GE9X的官方宣傳大片中提到“strengthened by additive manufacturing”（通過增材制造得到加強），這顯示了3D打印技術對于GE9X發(fā)動機制造的重要性。

GE航空旗下的Avio Aero正在意大利的Cameri工廠擴大GE9X發(fā)動機渦輪葉片的3D打印生產(chǎn)能力，該工廠已安裝了35臺電子束熔融（EBM）金屬3D打印設備，預計2022年至2023年將在此生產(chǎn)約6萬個葉片。

來源：GE Aviation

不一樣的材料不一樣的性能

根據(jù)航空制造網(wǎng)，GE9X是波音777X的動力引擎，是世界最大商用航空發(fā)動機，該發(fā)動機可以提供約100000磅推力。該發(fā)動機還擁有新一代壓比達27：1的11級高壓壓氣機、高效率和低排放的第3代TAPS III燃燒室，以及采用陶瓷基復合材料（CMC）的燃燒室和渦輪。采用全新材料、冷卻技術、氣動力設計的GE9X發(fā)動機是波音777X系列飛機的唯一選型發(fā)動機，GE9X是通用創(chuàng)新研發(fā)的集大成之作，其60:1的增壓比創(chuàng)下燃氣渦輪航空發(fā)動機歷史之最；其葉片數(shù)量僅16片，是目前所有的雙通道客機發(fā)動機中最少的。

預計在2018年完成型號認證，2020年隨波音777X客機服役。

GE采用EBM 3D打印技術制造渦輪葉片，即用電子束作為其能量源逐層融化金屬粉末，粉末材料為先進的航空航天材料鈦鋁（TiAl）制造。這種材料比常用于低壓渦輪葉片的鎳基合金輕50％左右。與其前身GE90發(fā)動機相比，這意味著燃油消耗降低了10％（排放量也隨之降低），GE9X的重量減輕約200公斤。

根據(jù)3D科學谷的市場觀察，GE航空旗下的Avio Aero在意大利的Cameri工廠正在執(zhí)行擴張計劃，安裝最新的EBM 3D打印設備，用于生產(chǎn)新型GE9X發(fā)動機的渦輪葉片，以提高3D打印葉片的生產(chǎn)能力。

圖：Cameri工廠的3D打印設備

Cameri工廠增加了600平方米的生產(chǎn)區(qū)域，目前共擁有35臺GE 航空旗下Arcam公司的EBM 3D打印設備，其中31臺為A2X，4臺為最新型的EBM Spectra H。下一步，還會增加16臺Arcam EBM Spectra H，最終會以該新型機器取代之前的所有型號。Cameri 工廠是一個現(xiàn)代化的高效增材制造工廠，并將于4月開始進行開業(yè)以來的首次連續(xù)生產(chǎn)。在這里，通過A2X設備大約三天完成一個批次的葉片生產(chǎn)，每批6個葉片。Spectra H 設備則在相同的時間內可以完成大概10個葉片。據(jù)此，GE預計2022年至2023年將生產(chǎn)約6萬個葉片。

比設備更重要的數(shù)據(jù)

GE航空旗下的Avio Aero與Arcam 兩個團隊將合作繼續(xù)在Cameri工廠進行數(shù)據(jù)收集方面的合作，這也是雙方在增材制造設備合作之外更重要的合作。增材制造設備天生具有智能化特點，在智能化軟件的支持下它們像人的大腦一樣，通過收集、選擇、傳輸、計算并最終提取信息。增材制造實現(xiàn)互聯(lián)是一個優(yōu)勢，數(shù)據(jù)可以相互關聯(lián)，以獲得時間，質量和方法優(yōu)勢，并可以與其他工具或軟件兼容。軟件和數(shù)據(jù)對最終產(chǎn)品的影響極大。

Avio和Arcam之間的合作將增強增材制造設備的數(shù)字化能力，旨在使增材制造設備具有更高效和可靠的生產(chǎn)過程的能力。

Review

根據(jù)GE全球CEO John Flannery在Industry in 3D系列節(jié)目中所提到的，GE剛開始看待3D打印的時候也是覺得不可能，零件造的又慢又貴，你很容易說讓我們等等再說。但是你真正理解了3D打印的價值后，你的態(tài)度就不一樣了。大多數(shù)人看不到，如果看不到3D打印重塑價值鏈產(chǎn)業(yè)鏈的顛覆潛力，那在競爭中容易處于不利的局面。我們總是陷入將3D打印與傳統(tǒng)制造方法一對一比較的誤區(qū)，原因在于我們很容易忽略3D打印不是在生產(chǎn)和原來一樣的零件，而是生產(chǎn)不一樣的零件，不一樣的形狀，不一樣的材料，不一樣的性能。

而實現(xiàn)這些“不一樣” 也正是3D打印的價值所在。誠然，突破傳統(tǒng)的設計思路與制造方式，需要企業(yè)具有自我超越的精神。GE在將3D打印引入到發(fā)動機的制造過程中可以說是呼應了他們提出的“we go above and beyond, and we take you go above and beyond”的自我超越精神。

我們從中可以清晰的感受到數(shù)字化、新材料、3D打印正在推動航空發(fā)動機創(chuàng)新，GE已經(jīng)發(fā)起對下一代航空發(fā)動機技術制高點的布局。