“我對3D打印在航空制造業的運用感到非常興奮。這是一項很有意思的創新,雖然還處于初級發展階段,但就像是電腦的發展,你不知道它還會給你帶來什么樣的驚喜,”通用電氣(GE)航空集團的一位技術人員對記者說。
GE航空集團是世界最大的民用和軍用飛機發動機、部件和集成系統制造商。在GE航空參觀的兩天里,“3D打印”是筆者聽到最多的一個詞。
GE航空集團總裁兼首席執行官戴維·喬伊斯告訴記者,他對3D打印技術在航空業的應用前景非常看好。“對產品設計師而言,過去他們會受到很多來自生產流程和制造工藝方面的限制,這是一件痛苦的事。有一些零件在沒有3D打印技術的情況下是不可能實現的。3D打印技術讓這些限制消失了,給了設計師們一種全新的思維方式和更大的創造空間,”他說。
目前在全世界范圍內,GE航空和其持股50%的合資公司CFM國際公司生產的5.8萬臺飛機發動機正在使用中,平均每2秒鐘就有一臺由GE航空發動機提供動力的飛機起飛。2013年GE航空的銷售額為220億美元,其中32%來自于民用發動機,18%來自于軍用發動機,37%來自于發動機的后期維護服務。
航空制造業需要持續開發能夠減少油耗和安全可靠的產品。GE航空通過不斷的技術創新來實現產品的升級換代。集團每年在研發方面投入巨額資金,2006年到2010年的年均投入為8億美元,2011年到2015的年均投入大幅上升至17億美元。
GE航空3D打印技術研發中心負責人格雷格·莫里斯介紹說,發動機制造所需的一些零部件往往訂單量很小,只要1到100個。傳統制造工藝需要很長的工藝制造流程,且成本高。3D打印大大節約了生產時間,并且能夠生產出一些復雜的立體形狀。
格雷格·莫里斯于1994年創立了專注于3D打印技術的莫里斯技術公司,于2012年被GE航空收購。
他介紹說,在CFM國際公司開發出的新一代發動機LEAP航空發動機中,包括噴油嘴在內的一些關鍵零部件就是通過3D打印制造的。他舉例說,一款手掌大小的噴油嘴,如果按照傳統的生產工藝,需要由20個零部件組成,而3D打印令這些零件成為一個整體,并且重量輕25%。不僅減少了大量組裝時間,由于產品是一體化的,噴油嘴的壽命也比原來要長5倍,降低了維護成本。
3D打印技術還大大減少了對勞動力的需求。在研發中心的機房里,筆者看到幾十臺機器都在工作中,卻沒有幾個工作人員。莫里斯介紹說,在許多發動機的維護場所,如果配備了3D打印技術,將大大節約人力成本。
莫里斯認為,隨著設備和技術的發展,未來兩到三年,3D打印的生產效率可能會比現在提高2到3倍。