大多數制造商永遠不會夢想從熔模鑄造零件轉向增材制造制造的零件，尤其是如果他們已經為鑄模付費的話。然而，這正是 GE航空對來自陸地/海洋渦輪機的四個引氣部件所做的工作。GE航空和 GE增材制造之間的合作證明，金屬增材制造可以在價格上與傳統(tǒng)鑄件一較高下。事實上，工程團隊預計其四個 3D 打印部件將削減其成本的 35%。這足以證明永遠淘汰那些舊鑄模是合理的。

簡單零件的新制造方法

同樣重要的是，從識別目標零件到 3D 打印最終原型，轉換過程僅用了 10 個月。通常，使用鑄造工藝生產航空航天和陸地/海洋渦輪機零件需要 12 到 18 個月或更長時間。多年來，增材制造的競爭力越來越強，對于新的飛機發(fā)動機項目尤其如此。例如，GE 航空的 LEAP 發(fā)動機的 3D 打印燃料噴嘴將 20 個不同的零部件整合到一個單一的結構中。而GE的新型渦輪螺旋槳發(fā)動機將855 個零件組合成僅 10 多個 3D 打印組件，在這兩種情況下（和其他情況），GE 航空都利用了3D打印實現零件數量的減少來節(jié)省大量成本。

通過GE增材制造的 Concept Laser M2 系列 5 設備，該設備的雙激光器熔化金屬層的速度比單獨的單個激光器更快，并為復雜的構建產生一致的結果。M2 的激光器也很強大，功率為 400 瓦或 1 千瓦，可產生 50 微米厚的層。此設備還有一個 21,000 立方厘米的構建室，可以滿足目前主流零件的制造尺寸需求。

 降低庫存成本的3D打印

提高生產力可以降低成本，縮短開發(fā)時間也是如此。項目團隊在 2020 年 4 月至 2020 年 9 月之間開發(fā)最終原型，所有四個部件都用于源自 GE90 渦輪噴氣發(fā)動機的陸/海用渦輪機LM9000。

對于備品備件來說，保持大量的庫存是不現實的，為了快速提供后續(xù)的備品備件，通過原來的方式制造熔模鑄件也是十分昂貴的，而3D打印帶來了另辟蹊徑的選擇，以確保備品備件的供應不會受到過時和依賴特定供應商的成本模型的影響。如果通過3D打印能以更低的成本制造后續(xù)的備品備件，就可以省錢，并避免將來增加任何成本。

選擇這四種增材制造零件始于 2020 年初，而決定使用增材制造技術考慮了多種因素，例如需要考慮3D 打印機的能力以及零件尺寸、形狀和特征。還需要考慮后處理步驟的簡便性，例如通過機加工消除表面缺陷和通過釬焊為零件添加配件。

3D打印-增材制造非常適合制造復雜零件，例如具有內部通道的零件。而當用于具有簡單幾何形狀零件的時候，則是因為3D打印相對快速且易于從現有模型打印，并且它們消除了前期時間和對鑄造所需的模具的投資。

到 2020 年 2 月，GE 航空團隊已經確定了 180 個他們認為 3D 打印可以節(jié)省資金的鑄件。為確保這一點，由 GE航空和 GE增材制造工程師組成的團隊，每個人都使用自己組織的生產和財務模型，分成小組來計算3D打印每個零件的投資回報率。

左起：通風帽、排水帽、空氣帽、加速度計帽

小試牛刀

GE先是研究了更廣泛的備品備件通過3D打印生產的可能性，包括其他船舶工業(yè)燃氣渦輪發(fā)動機、區(qū)域噴氣渦輪風扇和其他零件。這些部件均由 CoCr（一種廣泛用于熱渦輪部件的鈷鉻合金）或 Ti-64（一種用于結構部件的堅硬、輕質的鈦鋁釩合金）制成。

后來GE團隊進一步縮小范圍，優(yōu)先考慮基于零件的工程資源和成本節(jié)約對發(fā)動機計劃的重要性。該團隊確定了四個部件——LM9000 引氣系統(tǒng)的適配器帽。四個零件的直徑約 3.5 英寸，高約 6 英寸，由 CoCr 制成，以處理來自渦輪壓縮機部分的熱壓縮空氣。

從制造的角度來看，它們共享基本幾何形狀和相似的特征。GE團隊假設 M2 可以一次打印三個零件，但工程師很快重新設計了布局，將其增加到四個。這立即提高了生產力，因為打印四個零件所需的時間與打印三個零件所需的時間大致相同。

通過模擬和分析，這些零件的性能與更換的鑄件相同。該團隊還為每次打印制作了測試條，其中一些位于下至構建板的蓋子的開放腔中，技術人員可以測量每次生產運行的完整性。

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