GE深耕于增材制造领域(俗称“3D打印”)早已不是新闻，在过去几年里，我们接连利用这项前沿技术，制造飞机发动机、燃气轮机、医疗器械以及其他相关机器的零部件，成绩斐然。
在将不少精密到“看似不可能”的零件化为“可能”后，最近，我们试着用3D打印制造了4个引气部件，并取得了成本和时间“双丰收”，为增材制造未来继续大放异彩埋下伏笔。
增材制造vs传统铸造
大多数制造商都难以在已经支付了铸模费用后，会放弃使用熔模铸造(investment casting)而转变为增材制造。因为一旦拥有铸模，量产部件只要按部就班生产即可。然而在GE，创新永不止步，我们打起了想要更高效的“小算盘”，并取得了初步成功。
传统铸造：
选定形状——制作铸模——熔炼金属——进模定型——完成成品
熔模铸造在铸造工艺中属上乘，适合十分精密、轻薄的部件制造，然而其制作铸模的过程十分复杂，也导致模具比其他铸造工艺要更加昂贵。
在GE航空和GE增材制造的双双联手下，我们证明金属增材制造能在价格上和传统铸件一较高下。利用增材制造，工程团队预计能将4个引气部件的制造成本降低高达35%。另外，从选定目标部件到3D打印出最终原型，这一过程仅用了10个月。通常，使用铸造工艺生产这些零件需要12-18个月甚至更长的时间。
更惊喜的是，这是GE团队首次发现利用金属3D打印更换部件比铸造工艺还具有成本优势，并通过外部供应商比价得到证明。第一次进行这样的零件更换项目，就取得了成本上的“大丰收”，足以给行业带来令人欣喜的变化。
大胆变革第一步
说到增材制造的成功，其中颇为闻名的，要属GE航空LEAP飞机发动机的3D打印燃油喷嘴。
大胆创新，细心研发，我们的工程师成功将20种零件及其加工和组装步骤整合到单一结构中，得到了一个没有浪费、复杂精密、用时精简且减重约25%的工业“艺术品”，并成功实现量产，成为缔造LEAP传奇中不可或缺的重要一环。
GE最新的Catalyst涡桨发动机则是另一个高效佐证
工程师们将855个零件整合为10个3D打印部件，让发动机的重量减轻5%，并将单位燃油消耗降低1%。这项工艺的成熟运用让团队在短短两年时间内将梦想化为现实，而在以前，从设计到应用通常都需要耗时两倍，最久可达十年。
LEAP和Catalyst的成功经验都证明，通过零件整合、减少组装，GE航空可以在发动机制造环节节省大量时间和价格成本，也成为迈向下一步的起点。
水到渠成的制作
熟悉的机器和熟悉的材料给团队带来先机，这次团队使用的是GE增材制造最新型的Concept Laser M2 Series 5双激光机器。它透过两台4百瓦或1千瓦输出功率的激光器，在21,000立方厘米的加工仓里高效地打印出质量稳定的成品，大幅降低生产成本和产品开发时间。
选取什么样的零件也有大学问。
增材制造很适合制造复杂部件，例如带有内流道的零件;又因省去了铸模等的前期准备，打印简单几何形状的零件也十分高效。从零件尺寸、形状、功能到后期加工潜力，结合工程师过去的经验，团队最初选取了180个可以通过3D打印节省成本的铸造零件，再逐个核对每个零件的投资回报率，最终确定了4个LM9000航改燃机引气系统的适配器盖。
LM9000航改燃机为GE航空与贝克休斯共同研发的、专门针对液化天然气生产需求而设计的新型航改燃气轮机。这4个零件尺寸一致，直径约89mm，高约152mm，由钴铬合金制成，用来处理来自燃机压缩机部分的热压缩空气。
从制造角度来看，它们都是基础的几何形状，并拥有类似的功能。团队认为M2一次能打印3个零件，但工程师们很快重新设计了版面，将数量增至4个，进一步提高了生产率。通过模拟测试与分析，团队还证明了这些零件的性能与它们所替换的铸件相同。他们为每次打印制作了测试棒，以便技术人员测量每次生产运行的完整性。
与以往利用零件整合来减少组装从而降低大量成本不同，此次3D打印的零部件完全基于原本的铸造模型，没有任何的设计更改，并且在生产速度上相当迅速。这标志着GE航空首次严格按照成本将零件生产从熔模铸造升级为增材制造。这一成果让未来通过3D打印更多的发动机零部件提供了新的契机。
未来，潜力无限
现实中，航空公司往往会在发动机使用寿命内替换大量零件，如果只剩少量备件，而供应商计划停产某种材料，就会为航空公司的正常运营带来很大挑战。因此，在备件耗尽前提出有效的替换方案，并在短时间内创造出可靠的零件至关重要。
出于这样的实际考量，GE的工程师们一直努力尝试着，想要突破传统生产模式，毕竟，能为航空业进行熔模铸模的供应商屈指可数。如果我们能以更低的成本制造3D打印部件，那么就能节约成本，并避免未来可能增加费用。
高性价比，高质量，又能有效降低未来备件供应链中的风险，这样的一举多得在未来的制造中必定潜力无限，我们的工程师也将持续发掘更多可能。
在GE，创新不光是从无到有，还是精益求精。我们畅想未来飞行，也守卫蓝天安全。大家觉得还有哪些部件可以升级为3D打印?在下方留言，或许我们的工程师能让你的设想成真!
（采编：www.znzbw.cn）