GE高管谈3D打印在制造业的应用

会飞的猫

前排为3d打印出来的零件

通用电气公司（GE）是增材制造（即3D打印）技术的一大拥趸，在增材制造应用的诸多领域都有涉足。增材制造顾名思义是将材料逐层添加形成制造对象的方法，与传统的以切削、模具铸造为主的制造方式完全不同。增材制造并不是最新的技术，但当下用得最多的还是在产品设计开发中制作小型塑料原型。

但随着金属材料3D打印技术的发展，将3D打印技术更多地引入直接制造领域越来越多地引起了人们的兴趣。在此前提下，记者采访了通用电气公司（GE）制造和材料技术主管Christine Furstoss。

问：很多媒体都报道了GE公司使用3D打印技术制造飞机发动机燃料喷嘴的事。您能不能介绍一下GE其它方面对于3D打印或增材制造技术的应用情况？

答： 在石油和天然气以及水电业务板块，我们最核心的产品技术是燃烧系统。我们在技术开发上投入了大量资源以不断降低排放和提高燃料利用效率。

燃烧系统及其所有相关设备都有非常复杂的零部件。使用增材制造可以让我们尝试一些非常新颖的设计方式。要达到降低排放和提高燃料效率的目标，会涉及到多个部件的组合，小型机器零件和铸模件必须结合起来。这些都非常复杂，原来是分别制造，然后无缝焊接在一起。现在我们可以一次成型，这样大大加快了我们的产品测试速度，并加快了整个涡轮机械和燃烧系统的产品开发。

我们涡轮机产品的很多用户都是航空、水电、石油和天然气领域的大型企业，我们正在使用的增材制造技术为这些客户提供零部件修复和维修服务，比如齿轮、结构件、外壳，甚至一些空气动力学叶片等都可以用增材制造技术去维修。

我们非常看好用增材制造技术提供产品维修服务这一块。无论是修复现有零件还是制造新的替换部件，都为我们技术服务领域开辟了新的商业模式，使得我们可以以极具成本效益和高效的方式为客户提供备件。

问：有哪些障碍阻碍工业领域广泛采用3D打印？

答：请让我列举三件事情，这三件事将导致3D打印应用的阶段性变化。

第一个，当我们有更好的闭环控制系统时会带来突破性的变化。这主要是围绕质量控制系统方面的问题。这是自动化的心脏地带，其中一些人认为是陈旧的技术，但对我来说这就是改变游戏规则的技术。

所有影响零部件最终性能的环节都要使用不同的传感器或其它检测手段。比如要时刻监控激光的移动路径、它的能量状况如何、制造的零件表面有多、正在打印的每层层厚是多少等等。只有这些环节的控制结合在一起，才能能保证最后打印出来的零部件各项参数指标的稳定。你要确保，当事情开始漂移或得到机器检测出现错位时能得到弥补。

它应该是一个有趣的工程问题，而是一个可以解决的。让我们记住，我们正在与激光器和金属打交道。而这些过程都发生在超过2000度的环境中，人体很难感知。你如何识别各种信号的意义并实时处理它？

第二，我们需要针对3D打印工艺的更好的材料。在聚合物材料的领域里，也有很不错的大型工业生产商比如Stratasys公司或3D Systems公司。但是他们的材料只能用在自己的设备上。

如何识别和定性分析各种材料（注：不只是塑料）并把它们适当地应用到3D打印工艺中去？这些材料需要具有很好的流动性，因为它们需要传送到机器中去，您不希望发生堵塞这样的事情。但最终制造出来的零件部件还必须具有一定的功能性，因为它要装到飞机发动机里去，所以他们必须有一定的特殊物质属性。   

现在，全身心地投入到材料开发的3D打印公司刚刚开始出现。我们对于材料与最终产品的关系了解得越多，越依赖这种关系，效果越好。现在刚处于起步阶段，那些能够充分理解金属粉末，并了解实际制造工艺，然后据此开发相应3D打印材料的企业也才刚刚出现。

第三，整个过程的质量检验。我们可以打印的形状是如此复杂，几乎令人难以置信，但：是否所有的公差标准都得到满足？我们如何确保每一个面、每个尺寸和表面粗糙度正是我们所需要的？

问：美国似乎是3D打印技术的领导者，为什么呢？其他还有哪些国家也处于相对领先地位？

答： 3D打印是数字与物理世界的交融。它最终还是需要使用软件去设计数字化模型，然后迅速进行概念验证，并把它们变成实物。软件确实是3D打印技术的核心。

事实是，美国是软件开发的领导者。我们在3D打印领域处于领导地位不仅是因为我们继承了制造业的优秀遗产，而且是因为我们在软件领域的实力。

但德国有许多3D打印设备制造商也是如此，所以他们有很强的领先优势。他们有一个很棒的弗劳恩霍夫（Fraunhofer）研究院，研究水平很高，大致相当于我们的国家实验室系统。他们在增材制造领域有巨大能力。

问：一些分析师怀疑3D打印并不是很新鲜的技术，预测它只会影响全球制造的一小部分。您怎么看？

答：没关系，只要我们继续在机器和材料方面保持一定的规模。除了机器和材料，另外还有的软件开发。因此并不需要大规模大范围的应用。至于有人说只能达到制造业整体的5至20％，我不知道这个数字是怎么来的——它很容易就能达到20％——就世界范围而言，这也是一个很好的规模和相当不错的量。

只要3D打印的生态系统不断推动、发展，我想我们会没事的。但我要说的是，3D打印将改变的不仅仅是工业经济。我认为将来发展更快的是使用3D打印制造模具。制造模具更为简单，而且对材料要求也不高。

对我们而言更大的推动是制造小批量的零件在车辆测试中使用。增材制造正在产生影响。如果你看看那些将被增材制造渗透的领域，它对经济的影响正在迅速攀升。

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