看GE航空15萬平方米的增材技術(shù)中心怎樣通過3D打印推動(dòng)創(chuàng)新？

在美國辛辛那提75號公路旁坐落著GE增材技術(shù)中心（GE Additive Technology Center，ATC ），這里占地150,000平方米，擁有300名工程師和技術(shù)人員，擁有近90臺(tái)3D打印機(jī)，包括世界上最大的金屬3D打印設(shè)備。GE增材技術(shù)中心是一個(gè)設(shè)計(jì)車間，一個(gè)快速原型實(shí)驗(yàn)室，也是一個(gè)真正的3D打印工廠……GE增材技術(shù)中心已確定了100種可以通過3D打印技術(shù)制造的零件。

GE增材技術(shù)中心中的XLine 2000R 3D打印設(shè)備，圖片來源：GE

多部門協(xié)作創(chuàng)新
在2015年時(shí)，GE增材技術(shù)中心所在地還是Dell電腦的一個(gè)配送中心。在那時(shí)GE已經(jīng)收購了位于辛辛那提的美國增材制造孵化企業(yè)Morris Technologies，并使用3D打印開發(fā)出用于LEAP新型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃油噴油嘴。 2016年，GE 繼續(xù)收購了德國3D打印制造商Concept Laser和打印特殊金屬粉末的制造商Arcam AB的大部分股權(quán)。以上幾個(gè)部分成為如今GE 增材制造的核心。

GE 增材技術(shù)中心的3D打印機(jī)負(fù)責(zé)生產(chǎn)復(fù)雜的燃油噴嘴，變速箱蓋，以及帶有復(fù)雜管道結(jié)構(gòu)的蜂窩狀燃油加熱器…… 在這里生產(chǎn)的燃油噴嘴被安裝在世界上最大的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)GE9X中，變速箱蓋被安裝在新型渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)GE Catalyst 中，3D打印技術(shù)使這一部件的組件數(shù)量從855個(gè)減少到12個(gè)，顯著減輕了重量，簡化了該部件的制造供應(yīng)鏈和維護(hù)工作的難度，并且提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

圖片來源: GE

如今，GE增材技術(shù)中心擁有近90臺(tái)3D打印機(jī)，其中包括6臺(tái)全球最大的金屬打印機(jī)XLine 2000R，擁有300名設(shè)計(jì)師、機(jī)械師和工程師。這個(gè)地方屬于GE航空，但大約一半的員工來自GE 增材制造部門。據(jù)了解，在GE增材技術(shù)中心，生產(chǎn)部門和工程師可以輕松地與技術(shù)人員討論，打印出他們的設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)開發(fā)3D打印設(shè)備和粉末材料的人員也可以參與其中。

GE 增材技術(shù)中心有一個(gè)大型八角型辦公區(qū)域，大家可以像蜂巢中的蜜蜂一樣方便進(jìn)出工作站來到機(jī)器旁。由于增材制造時(shí)一個(gè)新興領(lǐng)域，所以在GE 增材技術(shù)中心沒有經(jīng)驗(yàn)超過20年的資深工程師，只有來自不同背景的人，大家重塑思想并進(jìn)行新的工程實(shí)踐。據(jù)了解，GE增材技術(shù)中心會(huì)將完善的生產(chǎn)流程運(yùn)用到GE 航空在意大利Cameri和阿拉巴馬州Auburn的3D打印工廠中。 GE增材技術(shù)中心的目標(biāo)是將完成90%的增材制造項(xiàng)目交接給這些3D打印工廠。

GE 增材技術(shù)中心開展的最新項(xiàng)目是GEnx噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)中的一款3D打印支架，這款發(fā)動(dòng)機(jī)為許多波音787Dreamliner飛機(jī)提供動(dòng)力。這一3D打印支架的特殊之處在于，它是使用增材制造設(shè)計(jì)思維重新設(shè)計(jì)的零件，不是從頭開發(fā)的新零件。每臺(tái)GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)中都有2個(gè)這樣的支架，其作用是在維修時(shí)支撐發(fā)動(dòng)機(jī)蓋。傳統(tǒng)的制造方法是對鋁塊進(jìn)行銑削，雖然這種方式是可行的，但是存在材料浪費(fèi)多的問題。

3D打印能夠制造難以或不可能以任何其他方式制造的零件，圖中案例為3D打印的熱交換器，圖片來源：GE。

這就是為什么GE增材技術(shù)中心團(tuán)隊(duì)探討這款支架是否可以利用增材制造重新設(shè)計(jì)的原因。起初，GE增材技術(shù)中心團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這款支架看起來比較簡單，沒有必要利用增材制造重塑設(shè)計(jì)，但隨著項(xiàng)目的開展，他們清晰的看到了其中的附加價(jià)值。

十個(gè)月之后，GE增材技術(shù)中心準(zhǔn)備將生產(chǎn)流程移交給Auburn3D打印工廠。3D打印支架的制造成本低于原有成本，GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)的訂單量為2200臺(tái)，整體來看節(jié)約的成本是可觀的。并且3D打印支架比傳統(tǒng)支架重量更輕，輕量化對于航空業(yè)是非常重要的，輕量化支架將為航空公司帶來燃料的節(jié)省。除了對現(xiàn)有零件的生產(chǎn)過程進(jìn)行調(diào)試外，GE增材技術(shù)中心還幫助設(shè)計(jì)人員開發(fā)新零件，審核新3D打印設(shè)備并測試用于打印的新型粉末材料。

GE增材技術(shù)中心擁有一個(gè)3D打印技術(shù)研發(fā)空間，工程師可以測試Concept Laser和Arcam 3D打印設(shè)備的新功能和應(yīng)用。GE增材技術(shù)中心擁有世界上最多的Concept Laser X-Line設(shè)備群，這是一種大型金屬3D打印設(shè)備，但GE增材制造還在開發(fā)另外一種大型金屬3D打印設(shè)備-A.T.L.A.S.，這臺(tái)3D打印設(shè)備能夠制造最大達(dá)1米的部件。3D科學(xué)谷了解到，GE與 Concept Laser、Arcam以及金屬粉末制造商AP＆C之間的合作是雙向的。

未來，GE增材技術(shù)中心會(huì)更加繁忙，因?yàn)樗麄円呀?jīng)確定了100多種可以3D打印的部件，其中三分之一是新產(chǎn)品，其余三分之二是像3D打印支架一樣需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)的現(xiàn)有部件。

來源：3D科學(xué)谷