GE讲述3D打印如何改变飞机发动机制造业的面貌

意大利的Cameri-卡梅里，位于米兰和都灵之间平坦和肥沃的平原上，像大多数意大利城镇一样，灿烂的教堂和钟楼矗立在市中心。然而，卡梅里美丽宁静的外表下，却隐藏着3D打印和数字技术的暗潮涌动，而这一切将改变意大利飞机发动机制造业的面貌。

大约35%的发动机将被打印出来

GE于2013年8月完成了对航空航天业务服务商Avio的收购, 该公司是意大利领先的民用与军用航空零部件和系统的供应商。收购价格为43亿美元，不包括Avio公司的太空业务单元。Avio的航空业务之后更名为Avio Aero,成为GE航空业务体系中的一员。

通过收购增强了GE在机械传动系统、低压涡轮机、燃烧技术和自动化系统方面的实力。Avio Aero 是通过EMB 和粉末床金属3D打印技术制造航空零部件的领导者，尤其在3D的打印涡轮叶片方面积累大量经验，2015年12月Avio Aero一次性购买了10台Arcam 的EBM 3D打印设备，用于涡轮叶片的生产。此外，Avio Aero公司还研发适合增材制造的粉末材料。

GE集团旗下可打印的材料范围从简单的塑料到复杂的先进高温合金系列。例如，Auburn工厂的直接金属激光熔化(DMLM)技术用来制造喷气发动机燃油喷嘴。每层金属粉末的厚度在20到80微米之间，比人的头发丝还薄，而1英寸厚的材料可能会被分为多达1250层来打印。带有这种工艺制造出来的燃油喷嘴的喷气发动机已经在欧洲和亚洲往返运送乘客。

卡梅里工厂是特殊的，主要使用20台Arcam设备。通过电子束融化铝钛(TiAl)合金，这比镍基合金轻百分之五十。此外，工厂还尝试打印GE9X发动机低压涡轮喷气发动机的叶片。

Arcam机器使用电子枪加速光束直到它比目前用于打印金属零件的激光强大好几倍。因此，卡梅里工厂可以打印相当于激光技术下的四倍层厚，打印速度如此之快，在钛铝合金产品的制造方面，几乎可以与传统铸造竞争。

GE航空公司总裁兼首席执行官David Joyce认为，卡梅里工厂已经帮助GE了解增材制造的可能性，在同一台机器上工作小组可以改变叶片零件的形状，并同时打印不同的叶片，这带来了极大的制造自由。

但3D打印只是增材制造过程中的第一步，一旦涡轮叶片在卡梅里被打印出来，这些叶片将南下到波米利亚诺阿尔科，来到坐落在维苏威火山脚下的Naples的一个工业区。

今天，这里也是通用航空公司的“卓越中心”之一。在这里，工程师正在测试完成3D打印零件的最佳和最快的方式。包括卡梅里制造的叶片将被安装到先进的涡轮螺旋桨发动机部件(ATP-advanced turboprop engine)里面。增材制造使设计者能够将大约800个零件整合成十几个部件。总的来说，大约35%的发动机将被打印出来。

复杂性的降低将有助于减少高达百分之二十的发动机燃料燃烧，并降低飞机重量，同时实现大约百分之十的功率提升，并有助于加快生产。

卡梅里不仅仅开发新一代的增材制造技术应用，也在培养下一代的科学家。位于意大利北部城市中心的都灵理工大学为这家工厂输送了大量的人才。这所大学不仅仅帮助卡梅里工厂掌握电子束技术，该校也将在都灵校区开设一个新的研究实验室，专注于增材制造和测试新材料。

除了卡梅里工厂，GE在意大利的增材制造版图令人叹为观止。2013年GE石油天然气部门在意大利佛罗伦萨工厂开设了增材制造实验室，在实验室中安装了粉末床金属3D打印和设备，用于制造叶轮机零部件和先进合金零部件。2016年5月，GE还在其位于意大利塔拉莫纳的石油天然气工厂开设了一条增材制造零部件生产线。 该生产线的主要任务是通过以激光为基础的增材制造技术制造燃气轮机燃烧室。