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GE欲用3D打印技术打造新一代“万能工厂”

2016-04-05 14:20
夜隼008
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  当一家公司大到像通用电气(GE)这样的程度时,进行变革或者改变方向就变成了一项非常具有挑战性的任务。但是,在从传统制造到3D打印的转换过程中,GE表现出了前所未有的决心和行动力,并一直走在世界的前列。2015年,该公司设在印度Chakan的3D打印工厂开始运营,这也是GE计划中的众多“多模态(Multi-Modal)”工厂的第一家。该公司希望从此开始彻底改变自己产品的制造方式。印度的这家3D打印工厂最大的特点是其灵活性,无论是制造什么、如何制造以及使用什么技术都很灵活。

  这一切都始于一个燃料喷嘴,这是任何液体燃料发动机上都需要的关键部件,它主要负责将燃料喷入发动机,使其在里面燃烧并推动发动机运转。不用说,燃料喷嘴必须要耐用,而且对其本身的几何形状要求非常严格才能够以正确的速度精准地喷射燃料。最重要的是,它还要能够承受极端的高温,即高达3000华氏度的平均温度。由于其重要性和复杂性,这种喷气发动机的燃料喷嘴就成了可以通过3D打印技术来重新设计和制造的理想部件。

  “在GE开始这一项目之前,该喷嘴是由20个不同的部件组成的,它们都是从独立供应商那里分别采购,然后精心钎焊和焊接在一起。3D打印完全改变了这一过程。”GE航空集团增材制造总经理Greg Morris。

  3D打印的燃料喷嘴

  由此产生的结果是喷油嘴的20多个部件变成了一个,但是其中的管路、内腔结构能却完全没有变化。新的燃料喷嘴采用直接金属激光3D打印技术层层融化金属粉体而成,根本不需要零部件组装或者焊接。除此之外,与传统制造的喷油嘴相比,它的重量轻了25%,但是强度却增加了5倍。作为GE下一代LEAP航空发动机的一部分,3D打印的燃油喷嘴最终能够为每架使用LEAP发动机的飞机每年节省300万美元。

  目前,GE的LEAP发动机已经获得超过8000台的订单,销售额高达800亿美元。据天工社了解,每台LEAP发动机上配备着19个3D打印的燃油喷嘴。LEAP发动机将被安装在下一代飞机像空客A320neo、波音737 MAX和波音777X上面。尽管GE旗下的许多工厂都有金属3D打印的能力,但是没有一家工厂有能力进行如此大规模的3D打印制造。这也是GE投资2亿美元在印度建设该3D打印工厂的原因。

  在印度Chakan工厂中制造的风机外壳

  据悉,在Chakan的这家“多模态”工厂被设计为GE的“万能工厂”,即能够为GE范围广阔的业务制造任何完全不同的产品。它可以制造和组装石油天然气设备、航空航天设备、交通运输设备和配电设备,所有这些都在同一个工厂由同样的工人来完成。工人们将被训练为可以适应GE整个产品线的制造工作,他们将非常熟练、工作速度更快,而且错误更少。这不仅能够为GE节省数十亿美元,而且会让他们的公司更加灵活,对市场变化的反应更加敏捷。

  在印度Chakan工厂中制造的机车增压器

  当然,这种全新的工厂最核心的就是其增材制造技术。目前该工厂已经运行近一年的时间了,GE希望到2020年该工厂能够为其制造10万个下一代燃料喷嘴,并最终使GE具备每年制造超过44000个3D打印燃料喷嘴的能力。而在印度Chakan的这座3D打印工厂,预计将成为GE未来工厂的模板,可以为GE制造出任何需要的产品,甚至包括那些独一无二的设备和零部件;而且使其可以建造更少针对特定目的的专用工厂,这种工厂往往很容易过时而且利用效率低。

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