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GE 的增材制造版图是怎样“炼成”的?

来源:www_51shape_com    发布时间:2018-12-05 21:35:18

2016年9月GE官方发布了对Arcam和SLM Solutions 这两大著名金属3D打印设备制造商的收购计划,这一重磅消息瞬时令3D打印行业风起云涌。就在一切尚未尘埃落定之前,GE再次宣布放弃SLM Solutions 并转而收购另一家著名金属3D打印设备制造商Concept Laser,这一举措再次引起了人们对GE增材制造战略布局的思考与热议。


GE作为一家制造业巨头,早在宣布这些收购计划之前就已在增材制造领域经营多年。我们知道,GE最著名的金属3D打印应用案例几乎都是在航空航天行业,例如LEAP发动机中的3D打印燃油喷嘴。然而GE的所做的工作仅仅是购买3D打印设备生产某个复杂的航空零部件吗?是否还有意义更深远的布局?本期,3D科学谷就将多年来GE在增材制造领域所做的工作分享给谷友们。


应用、建立增材制造中心和收购

铺开GE的增材制造版图

在航空零部件生产中的应用

增材制造技术应用在GE航空航天业务中的主要优势体现在生产轻量化零部件,以及通过产品设计优化和免组装的整体式制造来提升航空零部件的性能。


3D打印的T25传感器壳体


图:GE T25传感器外壳


2015年2月GE 的T25传感器壳体得到了美国联邦航空局的认证,这是GE 航空首个3D打印的金属零部件。2015年4月T25传感器壳体首次用在飞机发动机中,目前已被安装在超过400个GE90-94B发动机中。该零部件处于飞机发动机高压压缩机的入口处,T25 传感器负责为发动机控制系统提供压力和温度的测量数据。


3D打印技术使得GE的工程师对传感器外壳的几何形状进行优化设计和生产,使外壳能够更好地保护传感器上的电子不受具有潜在破坏性的气流和结冰的影响。GE 航空GE90/GE9X项目的负责人曾表示,通常使用铸造等传统制造方式研发这样一个零部件需要几年的时间,而3D打印技术的使用让产品开发周期缩短了一年的时间。


LEAP 发动机喷油嘴


图:GE LEAP 发动机喷油嘴

2010年空客将GE生产的LEAP-1A发动机作为A320neo飞机的选配,LEAP发动机中带有3D打印的燃油喷嘴。2015年5月19日,A320neo飞机首飞成功。装有LEAP 发动机的A320neo 获得欧洲航空安全局(EASA)的认证和美国联航空管理局(FAA)的认证。


带有3D打印燃油喷嘴的LEAP发动机目前已经获得了超过11,000个订单每个需要19个3D打印的喷嘴,GE为了满足加工需求在Auburn, Alabama开设专门的增材制造工厂,预计到2020年将生产10万个喷油嘴。增材制造已成为GE航空的长期战略。


GE增材制造的负责人Greg Morris 曾对3D打印的燃油喷嘴评价到,GE为开发这款3D打印喷嘴花费了数年精力,它们是应用在发动机燃烧室中的关键零部件,该零部件的成功为GE通过增材制造技术开发更多先进的零部件提供了丰富经验。


超越航空航天的应用

虽然航空航天行业是增材制造技术应用的主“战场”,但是增材制造技术在其他工业领域也同样能够发挥出其商业价值,这其中包括GE所经营的业务领域,例如石油和天然气业务。


2013年GE石油天然气部门在意大利佛罗伦萨工厂开设了增材制造实验室,在实验室中安装了粉末床金属3D打印和设备,用于制造叶轮机零部件和先进合金零部件。


2016年5月,GE在其位于意大利Talamona 的石油天然气工厂开设了一条增材制造零部件生产线。 该生产线的主要任务是通过以激光为基础的增材制造技术制造燃气轮机燃烧室。


GE 石油天然气部门表示,最初增材制造技术是只是为NovaLT16 燃气轮机的产品进行快速原型制造,在快速原型取得成功之后,GE 决定将该技术应用在正式的生产中,通过3D打印技术来实现优化设计的产品,并缩短零部件生产周期,提升零部件性能。


打造增材技术先进中心


图:GE CATA

2016年4月GE在美国匹兹堡附近建立了增材制造先进中心(CATA),主要作用是在GE公司内部全面推进增材制造技术的应用,CATA的前期投资金额达3千9百万美元。


CATA的理念与GE在之前投资2亿美元建立的“精彩工厂”的理念类似,工厂的设备和电脑相互“沟通交流”,共享信息,为保证质量和预防设备故障采取措施。工厂的生产线通过数字化的方式与供应商、服务商、物流系统相连接,从而优化生产。


CATA将同时服务于GE的航空、交通、电力、石油和天然气业务。


对增材制造企业的收购

2012年11月GE收购MORRIS Technologies 以及其兄弟公司Rapid Quality Manufacturing(RQM),通过这次收购GE 给市场上传达了进军增材制造市场的雄心。


Morris Technologies和RQM是GE 航空、GE能源系统和GE全球研发中心的供应商,早期商业化的应用包括生产美军军用无人机中的轻量化零部件以及一些医疗3D打印产品,除此之外,Morris是GE著名的LEAP飞机引擎3D打印燃油喷嘴的合同制造商。


2013年8月GE 完成了对航空航天业务服务商Avio S.p.A的收购, 该公司是意大利领先的民用与军用航空零部件和系统的供应商。收购价格为43亿美元,不包括Avio公司的太空业务单元。Avio的航空业务之后更名为Avio Aero,成为GE航空业务体系中的一员。


本次收购增强了GE 在机械传动系统、低压涡轮机、燃烧技术和自动化系统方面的实力。Avio Aero 是通过EMB 和粉末床金属3D打印技术制造航空零部件的领导者,尤其在3D的打印涡轮叶片方面积累大量经验,2015年12月Avio Aero一次性购买了10台Arcam 的EBM 3D打印设备,用于涡轮叶片的生产。此外,Avio Aero公司还研发适合增材制造的粉末材料。


3D科学谷认为,我们不难看到对这些公司的收购是GE 增强增材制造能力的一条捷径。 而近期GE 对Arcam 和Concept Laser 的收购计划,不仅是对GE 增材制造能力的补充,还将为GE 成为全球制造业的增材制造设备与材料的供应商奠定基础。



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