看GE航空15万平方米的增材技术中心怎样通过3D打印推动创新?

国际金属加工网 2018年09月30日

在美国辛辛那提75号公路旁坐落着GE增材技术中心(GE Additive Technology Center,ATC ),这里占地150,000平方米,拥有300名工程师和技术人员,看起来像是一个未来工厂。

GE增材技术中心拥有近90台3D打印机,包括世界上最大的金属3D打印设备。GE增材技术中心是一个设计车间,一个快速原型实验室,也是一个真正的3D打印工厂......GE增材技术中心已确定了100种可以通过3D打印技术制造的零件。

多部门协作创新

在2015年时,GE增材技术中心所在地还是Dell电脑的一个配送中心。在那时GE已经收购了位于辛辛那提的美国增材制造孵化企业Morris Technologies,并使用3D打印开发出用于LEAP新型喷气发动机中的燃油喷油嘴。 2016年,GE 继续收购了德国3D打印制造商Concept Laser和打印特殊金属粉末的制造商Arcam AB的大部分股权。以上几个部分成为如今GE增材制造的核心。

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GE增材技术中心中的XLine 2000R 3D打印设备,图片来源:GE

GE 增材技术中心的3D打印机负责生产复杂的燃油喷嘴,变速箱盖,以及带有复杂管道结构的蜂窝状燃油加热器…… 在这里生产的燃油喷嘴被安装在世界上最大的喷气式发动机GE9X中,变速箱盖被安装在新型涡轮螺旋桨发动机GE Catalyst 中,3D打印技术使这一部件的组件数量从855个减少到12个,显著减轻了重量,简化了该部件的制造供应链和维护工作的难度,并且提升了发动机的性能。

GE Catalyst,图片来源: GE

如今,GE增材技术中心拥有近90台3D打印机,其中包括6台全球最大的金属打印机XLine 2000R,拥有300名设计师、机械师和工程师。这个地方属于GE航空,但大约一半的员工来自GE 增材制造部门。

3D科学谷了解到,在GE增材技术中心,生产部门和工程师可以轻松地与技术人员讨论,打印出他们的设计,负责开发3D打印设备和粉末材料的人员也可以参与其中。

GE 增材技术中心有一个大型八角型办公区域,大家可以像蜂巢中的蜜蜂一样方便进出工作站来到机器旁。由于增材制造时一个新兴领域,所以在GE 增材技术中心没有经验超过20年的资深工程师,只有来自不同背景的人,大家重塑思想并进行新的工程实践。

GE增材技术中心会将完善的生产流程运用到GE航空在意大利Cameri和阿拉巴马州Auburn的3D打印工厂中。 GE增材技术中心的目标是将完成90%的增材制造项目交接给这些3D打印工厂。

GE 增材技术中心开展的最新项目是GEnx喷气式发动机中的一款3D打印支架,这款发动机为许多波音787Dreamliner飞机提供动力。这一3D打印支架的特殊之处在于,它是使用增材制造设计思维重新设计的零件,不是从头开发的新零件。

根据3D科学谷的了解,每台GEnx发动机中都有2个这样的支架,其作用是在维修时支撑发动机盖。传统的制造方法是对铝块进行铣削,虽然这种方式是可行的,但是存在材料浪费多的问题。

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3D打印能够制造难以或不可能以任何其他方式制造的零件,图中案例为3D打印的热交换器,图片来源:GE。

这就是为什么GE增材技术中心团队探讨这款支架是否可以利用增材制造重新设计的原因。起初,GE增材技术中心团队认为这款支架看起来比较简单,没有必要利用增材制造重塑设计,但随着项目的开展,他们清晰的看到了其中的附加价值。

十个月之后,GE增材技术中心准备将生产流程移交给Auburn3D打印工厂。3D打印支架的制造成本低于原有成本,GEnx发动机的订单量为2200台,整体来看节约的成本是可观的。并且3D打印支架比传统支架重量更轻,轻量化对于航空业是非常重要的,轻量化支架将为航空公司带来燃料的节省。

除了对现有零件的生产过程进行调试外,GE增材技术中心还帮助设计人员开发新零件,审核新3D打印设备并测试用于打印的新型粉末材料。

GE增材技术中心拥有一个3D打印技术研发空间,工程师可以测试Concept Laser和Arcam 3D打印设备的新功能和应用。GE增材技术中心拥有世界上最多的Concept Laser X-Line设备群,这是一种大型金属3D打印设备,但GE增材制造还在开发另外一种大型金属3D打印设备-A.T.L.A.S.,这台3D打印设备能够制造最大达1米的部件。3D科学谷了解到,GE与 Concept Laser、Arcam以及金属粉末制造商AP&C之间的合作是双向的。

未来,GE增材技术中心会更加繁忙,因为他们已经确定了100多种可以3D打印的部件,其中三分之一是新产品,其余三分之二是像3D打印支架一样需要进行重新设计的现有部件。

(3D科学谷)

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