從不斷突破到全面的制造革命-GE 高管談3D打印技術的三大加速器
“讓我們想象一下，未來的某天我們可以在需要的時間和地點3D打印出飛機引擎中的一個關鍵零部件。制造這個零部件就如同在辦公室里面打印一個文件那樣方便、簡單。雖然這些在今天聽起來不可思議，但是每天發生在3D打印領域中的驚人突破讓我覺得這一天的到來比想象的更早！”
—Christine Furtoss
GE 全球研發中心副總裁兼技術總監
就像Christine所說的那樣，3D打印領域總是誕生驚人的突破，每一次突破都給人們帶來新的希望。然而3D打印要從一種不斷的突破技術轉變成一場全面的制造革命，需要借助三大加速器。本期，就與網友分享一下，GE 高管眼中的3D打印技術加速器是什么，GE 公司在這些方面又做了哪些工作？
設備、材料和生態圈
不論是對3D打印工廠和設備的投入，還是在3D打印技術研發與應用方面付出的努力，GE 都可謂是3D打印技術的先行者。GE曾通過長達10多年的探索將飛機發動機噴油嘴的設計進行不斷的優化、測試、再優化，最終將噴油嘴的部件數量從20多個減少為單個整體的零部件，并通過金屬3D打印技術實現了該零部件的制造。通常這種復雜的零部件無法通過其他傳統的方式生產出來。目前這款3D打印的噴油嘴已成功的安裝在了CFM LEAP 飛機發動機中。這款發動機已經通過波音和空客的無數次飛行測試。
（右）GE 3D打印的噴油嘴 圖片來源：GE
通過優化的設計方案和3D打印技術，GE不僅改善了噴油嘴容易過熱和積碳的問題，還將噴油嘴的使用壽命提高了5倍, 最終將提高GE 公司生產的LEAP發動機的性能。這一過程將3D打印技術的價值提到了一個新的里程碑，不再局限于制造成本高低、生產速度快慢的討論層面，而是包括發動機燃料效率提升在內的綜合價值。Christine 指出，燃料效率每提高一個百分點就能為航空業潛在節省數十億美元。具有里程碑意義的3D打印噴油嘴，僅僅是GE 增材制造戰略的開始。GE 計劃到2025年，超過20%的零部件生產將應用3D打印技術。
近期, GE 在與America Makes和美國國家增材制造研究所這兩個3D打印領域中重要的機構進行了合作交流，在交流中三方探討了實現3D打印從不斷突破到成為一場全面制造革命的關鍵因素。Christine將其總結為設備、材料和生態圈三個方面。
更快的3D打印機，更大的零件
圖片來源：GE Reports
目前，3D打印機已經能夠用可靠、可重復的方式生產零部件。在金屬零部件的制造方面，直接金屬激光熔融技術（DMLM）已經可以可靠地制造出噴油嘴這樣設計更復雜的整體式零部件。GE公司在三個地方安裝了DMLM3D打印機，包括紐約尼什卡納的研究實驗室、匹茲堡的增材技術進步中心和、GE航空在阿拉巴馬州奧本的3D打印生產工廠。 接下來，3D打印設備需要解決的挑戰是以更快的速度打印出更多種類、更大尺寸的零件，以推動3D打印技術在制造業中的廣泛使用。
新材料開發和應用的研究
除了3D打印機的升級，拓展更豐富的3D打印材料也是推動3D打印技術走向廣泛應用的關鍵因素。GE正致力于為3D打印開發一些新的金屬材料，并計劃建立一個數百種材料的數據庫。為加快對3D打印材料性能的理解和掌握，GE 已在全球研究中心建立了新的增材材料實驗室，負責編寫3D打印材料配方手冊。
圖片來源：GE Reports
GE 增材材料實驗室的負責人曾表示，金屬3D打印過程猶如烘焙蛋糕，只有使用正確的配方、合適的烘焙材料，為烤爐設置一定的溫度和時間才能做出美味的蛋糕。用金屬3D打印制造零部件也是一樣的道理，GE增材材料實驗室編寫的3D打印材料配方手冊就像是一本3D打印零部件的“烘焙手冊”，包括一些列材料科學、零部件設計和設備控制策略。GE 增材材料實驗室與3D打印工廠相互配合，測試新材料的屬性并探索新材料的3D打印工藝。
以軟件、互聯網為基礎的生態圈
包括GE在內的許多公司已經開始通過云計算和互聯網眾包平臺進行新產品的設計和研發。通過設計軟件、互聯網這樣的數字化載體，全球范圍內的設計師、工程師、甚至是3D打印設備被聯系在了一起，為新產品設計和研發提供解決方案，在此基礎上3D打印的生態圈逐漸形成。Christine表示生態圈影響力的大小將決定3D打印技術革命性的大小，3D打印技術要真正掀起一場全面的制造革命需要借助強大生態圈的力量。
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