GE開發3D打印製造工藝十餘年艱辛歷程

隨著3D打印技術熱的延續,很多人認為,這種技術有可能改變當前的零部件供應鏈。這個想法的理由是,倉庫可以打印所需要的零部件,而不用讓大量的零部件在不同倉庫之間搬來搬去。 

但諮詢機構ARC3D打印專家Sal Spada認為當前增材製造(即3D打印)的能力被過度炒作了。據天工社了解,在ARC舉辦的年度自動化論壇上,與會者聽取了兩位3D打印和增材製造領域的世界級專家的看法。得到的有關增材製造的信息是明確的:“如果你正在考慮將增材製造技術融入自己公司的製造戰略,那麼你最好現在就開始。” 

 

Charles Gilman 15年來一直參與由GE全球研發中心發起的關於增材製造的研發項目。然而,直到2011GE的航空航天部門準備用增材製造工藝生產LEAP噴氣發動機的燃料噴嘴時,GE3D打印領域的努力才廣為人知。Charles Gilman稱,在GE3D打印融入其生產流程的計劃中,選擇從燃料噴嘴開始是基於很現實的考慮的。一台噴氣式發動機上有19個燃料噴嘴,如果一個或幾個出現故障不會發生災難性後果。而且,燃料噴嘴的結構非常複雜,如果使用傳統的切削工藝製造成本非常高,而且對噴嘴的設計也形成了很多限制。 

所以,GE能獲得如今的成果不是一蹴而就的。它花費了十幾年時間以改進公司的增材製造工藝。 

一開始,GE選擇使用激光燒結工藝就面臨著諸多挑戰。在增材製造過程中,最終成品的結構特性高度依賴於金屬粉末的配方和激光燒結設備的操作參數。這需要在兩個領域同時進行開創性的研究。 

顯然,面對經過嚴格篩選的零件考慮增材製造方案很簡單,但是相關但工藝知識的獲取需要在時間和資源方面的巨大投入。 

一個挑戰是,增材製造的精度與傳統的減材製造相比有較大的差距。

據天工社了解,一個CAD模型,用傳統的減材/機械加工製造可以達到百萬分之一(英寸)的精度,而用增材製造則只有千分之二(英寸)精度。在實踐中,用增材製造工藝生產的零件公差僅是千分之五(英寸),這意味著該零件還需要一道後處理工藝。

對於尺寸精度的檢測也極具挑戰性。在某些情況 ​​下,甚至要用到CT掃描,但是在製造環境中做CT掃描,不僅需要花費巨資採購設備,而且在培訓方面的投入也會讓人吃不消。 

有跡象表明,要確保3D打印技術能夠不間斷地大量生產,還需要更多的研究以解決許多其它挑戰。生產過程的動態監測無法用於增材製造,而在傳統的機械加工領域,這是比較標準的。基本上,由於生產過程不可控,增材製造工藝有可能花上幾個小時造出來的只是報廢的零件。

 此外,3D打印距離直接製造塑料和金屬部件還有很遠的路要走。而對於其它應用,如製造印刷電路板,此技術僅在證明其可行性的早期階段。 

總體而言,在3D打印在製造領域面臨的挑戰是可以克服的,但需要不懈的努力,對於某方面的應用而言這個過程可能需要長達十年。