酷应用

GE增材制造体验中心：构建增材制造生态系统，助力企业产品创新

百家作者：智能制造IM 2018-12-28 15:06:45

2018年10月16日下午，e-works第九届德国工业4.0考察团来到了位于德国慕尼黑GE增材制造（GE Additive）客户体验中心。

◎文丨e-works 杜文刚

GE增材制造中西区高级销售经理张朋波先生介绍了GE推进增材制造技术发展的历程和取得的成效，以及GE完备的增材制造生态系统，目前GE旗下有激光和电子束两种熔融增材制造设备，已得到广泛应用，通过这次活动考察团收获颇多。

GE增材制造体验中心外景

走进GE增材制造

客户体验中心

GE增材制造客户体验中心位于德国慕尼黑，是GE目前在美国本土以外全球唯一的国际客户体验中心，约有200多名员工，其中包括技术人员和专业从事增材设计和生产的工程师。

该中心已经安装了德国Concept Laser和瑞典Arcam EBM的多台增材制造机器设备，供客户亲身体验如何应用3D打印技术来设计和制造零部件、培训、分析以及给产品做试验验证，使客户能亲身体验增材制造所带来的价值。

GE增材制造客户体验中心内景（一）

GE增材制造客户体验中心内景（二）

回顾GE增材制造发展历程，始于2010年，GE成立了航空增材团队，在2011年、2012年的时候，用增材制造的方式制造了第一个燃油喷嘴，一步步向更大的零件发起挑战；在2015之后，GE相继成立了增材制造促进中心、增材制造的技术中心以及GE增材制造事业部，同时并购了德国Concept Laser和瑞典Arcam EBM两家增材制造公司。

GE增材制造发展历程

工业和医疗领域是GE增材制造业务的发力点。由于金属增材制造技术对航空航天、医疗领域带来的成效显著，因此在航空航天、医疗领域发展较快。主要有以下几点因素：

一是更快的新产品导入（NPI）。因增材制造无需模具，摆脱了模具制造这一环节，同时兼顾高精度、高柔性，缩短新品研制周期。

二是轻量化的产品。减轻结构重量方面传统制造技术已经被发挥到接近极限，而金属增材制造技术则可以通过最优化的结构设计来显著减轻金属结构件的重量。

三是复杂工件的自由设计。波音飞机737 MAX的LEAP-1B引擎中的燃油喷嘴由原来的20个零件通过优化设计变成1个零件。

四是更长寿命、更好的耐用性。LEAP引擎中的燃油喷嘴通过增材制造使其耐用性提升5倍以上。

五是固定资产设备的减少。传统的加工工艺需要多台加工设备，例如铸造、粗加工设备、精加工设备以及相应治具或模具等，而增材制造减少了模具、设备的数量，也降低了设备的维护成本。

增材制造

企业生态系统的驱动器

增材制造技术有助于促进创新设计，采用增量制造技术，实现三维设计、三维检验与优化，甚至三维直接制造，可以摆脱二维制造思想的束缚，直接面向零件的三维属性进行设计与生产，大大简化设计流程，从而促进产品的技术更新与性能优化。

值得一提的是，GE还建立了完备的增材制造生态系统，包括增材制造设备、仿真软件、工程咨询服务、粉末材料、GE合作伙伴以及客户体验中心。

构建GE增材制造生态圈

其中GE增材制造技术采用铺粉的填充材料方式主要结合电子束和激光两种热源分别是：电子束熔化（Electron beam melting，EBM）、直接金属激光烧结（Direct Metal Laser Melting，DMLM），另外，GE还将在2019年推出Binder jet粘结剂喷射技术。目前GE旗下拥有Concept Laser激光铺粉熔融增材制造设备和ARCAM电子束熔融增材制造设备。

ConceptLaser M2 cusing设备

ARCAM EBM Q10Plus设备

GE Additive研究团队还一直致力于研究更多适用材料，如镍高温合金，钨，CoCr，不锈钢和金属基复合材料等。

GE增材制造粉末材料清单

目前支持二十种合金材料的增材制造，已经在电力、航空、医疗、汽车、模具等行业得到广泛应用。

例如：黑鹰直升机民用版机型发动机a-CT7中段部分通过采用增材制造技术，制造过程由原来的60人减少到1人，把300个零部件整合成了1个零件。

The a-CT7 engine mid-frame

GE对LEAP燃油喷嘴通过增材制造创新设计，把原来20个部件变成了一个部件，重量减少了25%，库存减少了95%，耐用性提高了5倍，成本降低了30%。2014年通过FAA适航认证，到目前为止，已经使用数十万小时，事实证明没有出现任何的故障。

LEAP燃油喷嘴

对于轮胎制造也同样适用，可以提高轮胎模具生产效率，这样能够更进一步提高生产的效率。下图这是刀片状的轮胎花纹，这是由增材制造所创新设计出来的。

GE增材制造的轮胎模具

GE增材制造涡轮发动机产品

GE增材制造钴咯合金膝盖骨产品

GE还于2017年底收购了仿真软件开发商GeonX。Virfac是GeonX在增材制造领域内外的工程实践模拟解决方案。利用该软件系统，工程师可以在生产前提前预测和评估零件性能。Virfac增材制造特别适合于评估通过概念激光改良的选择性激光熔化（SLM）或增材层制造（ALM）的零件中。

GE增材制造已经在航空、医疗、汽车、模具等行业得到广泛应用，在慕尼黑和美国匹兹堡建立了体验中心，有专业团队为客户提供增材制造领域的咨询服务，GE集团内部大量应用增材制造，约有1万多个项目在推进，预计到2020将为公司累计创造超过50亿美元的效益。

收获与体会

通过此次的考察，考察团成员对增材制造技术及设备有了深度了解。GE Additive已经具备了全产业链的支持服务，从金属3D打印机到三维建模软件和服务系统，以及金属粉末材料（AP&C）和为客户提供工程技术咨询。GE Additive在将来都可以为客户提供更优质的服务和整体的解决方案。 考察团成员纷纷分享了此次考察的收获与体会。