世界上最大的制造商通用电气即将使用3D打印技术制造喷嘴零件

ByMartin LaMonicaon April 23, 2013

通用电气正在彻底背离传统的制造方式。作为世界上最大的飞机引擎供应商，它的航空部门正在准备为一种新的航空发动机生产燃油喷嘴，这种喷嘴是通过激光印刷而不是铸造和焊接金属的方式。这项技术，被称为增材制造（因为它是通过一层又一层超薄材料来制造物体），它能改变通用电气从燃气轮机到超声仪器等许多复杂的零件的设计和制造方式。

增材制造--3D打印的工业版本--已经用于制造一些利基物品，如医疗植入物、工程师和设计师的塑料原型。但是用于大规模生产成千上万喷气式发动机的关键金属合金零件这项决定是这个技术的一个重要的里程碑。虽然3D打印已经在消费者和小型企业家中获得了大量的宣传效果，但它的效果只是针对已经拥有了重要商业影响力的制造业。（参见“The Difference Between Makers and Manufacturers”，2013年1月/2月）。

去年秋天，通用电气购买了两个专注于自动化精密金属制造的公司，然后整合其技术进入通用航空业务。然而这个团体目前还没有足够的时间来证明他们的新技术能大规模工作。通用电气与其法国合作伙伴斯纳克玛（Snecma）组建的合资企业CFM国际公司，将应用3D打印喷嘴在它的LEAP型喷气式发动机，并且将在2015年末或者2016年初正式使用于飞机制造（CFM公司说它将投入220亿美元）。如果每个引擎将使用10到20个喷嘴的话，那么通用电气需要在三年内每年生产25000个喷嘴。

通用电气选择增材过程来制作喷嘴是因为它比传统技术使用更少的材料，这将降低通用电气的生产成本。而且因为它制作的零件较轻，能够为航空公司节约大量的燃料。传统的技术需要大约20小块焊接在一起，但在生产过程中很大一部分的材料最终将被废弃。然而，增材制造中，零件将由钴-铬粉末组成的床层来组建。计算机控制激光射击精确照射到床层上融化金属合金在所需要的区域，一层接一层创建一个20微米厚的图层。因为机器可以24小时不间断运行，所以这个过程是一个更快制作复杂形状的方式。因为打印机可以处理形状，并且消除不必要的部分和无浪费的创建它们，所以增材制造一般来说更节约材料。

通用电气的其他部门--与竞争者保持一致—也在密切关注。主要负责处理大气和风力涡轮机的通用电气发电设备与水处理集团已经明确使用增材过程制作的零件可以使用，而且通用电气医疗集团也已开发出一种方法来打印传感器——用在超声机械上价格不菲的陶瓷探测器。通用电气首席技术官Mark Little说，“它已经从根本上改变了我们认为的企业工作方式”。

打破传统的制造技术，如铸造和加工材料，带给通用电气产品设计师更大的灵活性。增材制造直接使用一个电脑模型进行机械加工，所以人们可以设计全新的形状不需要考虑现有制造业的局限性。Little说，“我们能做之前不能做的配置”。

通用电气工程师开始探索如何使用增材方式来制造更大范围的金属合金，包括一些专门设计3D印刷的材料。举例来说，通用电气航空公司希望使用钛、铝和镍铬合金。一个单一的元件可能被多种合金制造，可以让设计师以这种方式铸造不可能实现的零件的材料特性。比如：引擎或涡轮机叶片可以使用不同的材料让一端具有高的强度，另一端具有高的耐热性。

一切仍是纸上谈兵—或者更确切地说，还只在产品工程师的电脑设计里。现在，通用电气发动机喷嘴—一个小到可以装进你的手掌的零件—将面临第一个重大考验，即增材过程是否能够变革复杂的高性能产品的制造方式。

译自：http://www.technologyreview.com/featuredstory/513716/additive-manufacturing/

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