GE航空航天公司投資6.5億美元擴(kuò)大3D打印噴氣發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)規(guī)模

2024年3月，美國能源跨國公司通用電氣(GE) 的航空航天部門GE Aerospace 宣布，2024年計劃向其全球制造工廠和供應(yīng)鏈投資超過6.5億美元，希望這項投資能夠提高其生產(chǎn)能力，從而滿足商業(yè)和國防客戶不斷增長的需求。


△波音 777X 噴氣式飛機(jī)和 GE9x 發(fā)動機(jī)

2024 年的投資計劃將使 GE Aerospace 擴(kuò)大LEAP發(fā)動機(jī)（由3D打印制造）的生產(chǎn)，這些發(fā)動機(jī)由GE 與法國航空航天制造商賽峰集團(tuán)的合資企業(yè)CFM International開發(fā)，為空客A320neo、波音737 MAX 和中國商飛C919 飛機(jī)提供動力。   這筆資金還將用于全面生產(chǎn)該公司的GE9X 發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)具有 300 多個 3D 打印零件，該發(fā)動機(jī)專為波音 777X 噴氣式飛機(jī)設(shè)計。   

GE Aerospace 首席執(zhí)行官 H. Lawrence Culp 表示：“我們正在對航空航天領(lǐng)域中重要的供應(yīng)商和合作伙伴進(jìn)行重大投資，這些投資是 GE Aerospace 前進(jìn)的一部分，目的是支持尖端設(shè)備和安全增強(qiáng)，將幫助我們滿足客戶不斷增長的需求�！�

在此消息發(fā)布之前，GE Aerospace 宣布下個月將成為一家完全獨立的公司。GE 計劃于2024 年 4 月 2 日分拆其GE Vernova發(fā)電業(yè)務(wù)，GE Aerospace將成為該公司唯一剩余的業(yè)務(wù)。 此后，GE將更名為GE Aerospace，完成GE向三個獨立組織的轉(zhuǎn)型。其醫(yī)療部門GE Healthcare已經(jīng)于 2023 年 1 月成為一家獨立公司。   

GE Aerospace擴(kuò)大產(chǎn)能
GE Aerospace2024年預(yù)計投資6.5億美元，其中4.5億將用于其位于美國 14 個州的 22 個設(shè)施投資近 4.5 億美元，1億美元將用于國際基地的建設(shè)，另外1億美元將投資于其美國供應(yīng)商，以幫助確保GE的供應(yīng)鏈。   

作為美國投資的一部分，1.07億美元專門用于GE位于辛辛那提的工廠，以擴(kuò)大商用和軍用飛機(jī)發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)規(guī)模。這些資金將用于購買新的3D打印機(jī)、工具和其他設(shè)備，并升級發(fā)動機(jī)測試設(shè)施。GE Aerospace位于阿拉巴馬州奧本工廠的3D打印能力也將得到擴(kuò)展，該工廠將獲得5400萬美元的資金，以期這些升級將加速發(fā)動機(jī)部件的生產(chǎn)，北卡羅來納州將獲得 4600 萬美元來擴(kuò)大產(chǎn)能和提高質(zhì)量。  

GE Aerospace 位于印第安納州的特雷霍特工廠還將投資500萬美元，將進(jìn)行硬件和建筑本身的升級，以提高窄體和寬體飛機(jī)發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)。此外，GE Aerospace還計劃斥資3000萬美元，支持在馬薩諸塞州林恩進(jìn)行軍用直升機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)的組裝和測試。

GE Aerospace 2023年也進(jìn)行了類似投資，投資了3.35億美元，以改善其在美國各地工廠的裝配、提高產(chǎn)能和安全基礎(chǔ)設(shè)施。同時，GE Aerospace將在其美國工廠雇用1,000多名新員工，進(jìn)一步提高產(chǎn)能。      


△使用增材制造制造的功能性噴氣發(fā)動機(jī)零件

GE航空航天公司的3D打印
GE航空航天公司是增材制造的長期采用者，據(jù)歐洲專利局（EPO）的數(shù)據(jù)，GE在2001年至2020年間 提交的3D打印相關(guān)專利數(shù)量是所有公司中最多的。GE Aerospace 的每臺 LEAP 發(fā)動機(jī)都包括 19 個 3D 打印燃油噴嘴，與 CFM56 發(fā)動機(jī)相比，燃油效率提高了 15%。實現(xiàn)這種效率的關(guān)鍵是減輕重量，GE具有里程碑意義的3D 打印燃油噴嘴頭比傳統(tǒng)制造的同類產(chǎn)品輕 25%，耐用性提高五倍。

LEAP 噴嘴還具有復(fù)雜的幾何形狀，可在噴氣燃料進(jìn)入燃燒室之前進(jìn)行預(yù)混合，從而進(jìn)一步提高發(fā)動機(jī)效率。自 2016 年投入使用以來，GE已生產(chǎn)了數(shù)十萬個噴嘴，這是航空航天領(lǐng)域大批量 3D 打印的一個重要里程碑。

GE Aerospace 自 2013 年以來一直在開發(fā)和測試其 GE9X 發(fā)動機(jī)，擁有 134,300 磅的推力，大部分零件都是 3D 打印的。在這里，增材制造被大量用來制造具有傳統(tǒng)制造方法無法實現(xiàn)的幾何形狀的零件。   

2019 年，GE宣布每臺 GE9X 發(fā)動機(jī)均采用 300 個 3D 打印部件，這些部件組合在一起形成大部件，包括 GE 的3D 打印燃料噴嘴，以及溫度傳感器、燃料混合器、熱交換器、分離器和一英尺長的低壓渦輪葉片，有助于減輕發(fā)動機(jī)的重量。據(jù)GE介紹，3D打印使GE9X發(fā)動機(jī)的燃油效率比GE90提高了10%。


△GE 的全 3D 打印 LEAP 燃油噴嘴

增材制造推動航空航天業(yè)發(fā)展

GE航空航天并不是唯一一家致力于通過增材制造擴(kuò)大航空航天零部件生產(chǎn)規(guī)模的公司。   工業(yè)金屬 3D 打印機(jī)制造商AddUp和法國航空航天公司達(dá)索航空 (Dassault Aviation)合作，推動金屬 3D 打印從航空業(yè)的“原型設(shè)計”走向“批量生產(chǎn)”。 該項目于 2022 年宣布，為期五年，旨在開發(fā)、鑒定和整合多材料金屬 3D 打印工藝，該工藝針對生產(chǎn)經(jīng)過 2 級和 3 級認(rèn)證的飛機(jī)部件進(jìn)行了優(yōu)化。該項目被稱為 AEROPRINT，旨在實現(xiàn)穩(wěn)定與金屬 3D 打印相比，在質(zhì)量、可重復(fù)性和競爭力方面。  

航空航天和國防承包商Lockheed Martin、金屬 3D 打印機(jī)制造商Velo3D和航空航天零件檢測公司Vibrant與美國國防部 (DoD) LIFT 研究所合作。 通過此次合作，合作伙伴評估了3D 打印高超音速沖壓發(fā)動機(jī)的有效性。與渦輪噴氣發(fā)動機(jī)不同，沖壓發(fā)動機(jī)擁有很少的運動部件，并且可以實現(xiàn)高超音速（5 馬赫以上）飛行速度，項目的最終目標(biāo)是確定哪些材料和制造工藝為實現(xiàn)高超音速飛行提供最有效的途徑。  

沖壓發(fā)動機(jī)組件采用 Velo3D 的激光粉末床融合 (LPBF) 技術(shù)進(jìn)行 3D 打印，并接受 Vibrant 基于聲學(xué)的過程補(bǔ)償共振測試 (PCRT)，此過程能夠評估關(guān)鍵的物理特性，例如應(yīng)力狀態(tài)、零件完整性、幾何形狀和表面光潔度，研究的下一階段將測試 3D 打印零件的疲勞行為。