GE航空航天公司投資6.5億美元擴大3D打印噴氣發(fā)動機的生產(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 噴氣式飛機和 GE9x 發(fā)動機

2024 年的投資計劃將使 GE Aerospace 擴大LEAP發(fā)動機（由3D打印制造）的生產(chǎn)，這些發(fā)動機由GE 與法國航空航天制造商賽峰集團的合資企業(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，該發(fā)動機具有 300 多個 3D 打印零件，該發(fā)動機專為波音 777X 噴氣式飛機設(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)商和合作伙伴進行重大投資，這些投資是 GE Aerospace 前進的一部分，目的是支持尖端設(shè)備和安全增強，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，以擴大商用和軍用飛機發(fā)動機的生產(chǎn)規(guī)模。這些資金將用于購買新的3D打印機、工具和其他設(shè)備，并升級發(fā)動機測試設(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)動機部件的生產(chǎn)，北卡羅來納州將獲得 4600 萬美元來擴大產(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，將進行硬件和建筑本身的升級，以提高窄體和寬體飛機發(fā)動機的生產(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行軍用直升機和戰(zhàn)斗機發(fā)動機的組裝和測試。

GE Aerospace 2023年也進行了類似投資，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)動機都包括 19 個 3D 打印燃油噴嘴，與 CFM56 發(fā)動機相比，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，可在噴氣燃料進入燃燒室之前進行預(yù)混合，從而進一步提高發(fā)動機效率。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，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)動機的重量。據(jù)GE介紹，3D打印使GE9X發(fā)動機的燃油效率比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 打印機制造商AddUp和法國航空航天公司達索航空 (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 級認證的飛機部件進行了優(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)動機的有效性。與渦輪噴氣發(fā)動機不同，沖壓發(fā)動機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)動機組件采用 Velo3D 的激光粉末床融合 (LPBF) 技術(shù)進行 3D 打印，并接受 Vibrant 基于聲學(xué)的過程補償共振測試 (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。