打玩具、打書包
、打模型
，3D打印就不能打點“真”家夥嗎
？打心髒？打飛機？打印整個世界？3D打印真能顛覆傳統製造業？

　　5月15日，上海浦東，晴。

　　GE中國研發中心的工程師們仍在埋頭研究3D打印技術。就在這之前，他們剛剛用3D打印機成功“打印”出了航空發動機的重要零部件。與傳統製造相比

，這一技術將使該零件成本縮減30%、製造周期縮短40%。來不及慶祝這一喜人成果
，他們就又匆匆踏上了新的征程。鮮為人知的是，他們已經“秘密”研發3D打印技術十年之久了。

　　GE為什麼要研究3D打印技術
？GE是如何實現上述成果的？GE又打算將這一技術應用在哪些領域呢
？

　　十年研發路

　　話還要從頭說起。

　　十年之前，也就是2003年。那時，3D打印技術遠沒現在這麼火熱，GE中國研發中心就意識到了這一技術的廣闊前景，並專門組織團隊去研究這一技術。

　　GE看到了什麼呢

？

　　GE看到的是未來和變革。在GE看來，在一些領域
，3Ddayinjishunenggouyouxiaokefuchuantongshejihezhizaodebuzu，shenzhidailaishejishangdebiange。julilaishuo
，mouxielingjianzhiyoushejichengfeichangfuzadexingzhuangcainengdadaoxingnengdezuiyou，birugengqiangdejixiexingneng
、更輕的重量等。而過於複雜的形狀對於傳統製造技術，無論是鑄造
、鍛壓或者切削加工而言
，都很難實現。或者說，即使能夠實現也要付出巨大的代價。

　　比(bi)如(ru)說(shuo)，不(bu)規(gui)則(ze)的(de)蜂(feng)窩(wo)狀(zhuang)才(cai)能(neng)實(shi)現(xian)某(mou)一(yi)零(ling)部(bu)件(jian)的(de)最(zui)佳(jia)性(xing)能(neng)，而(er)傳(chuan)統(tong)製(zhi)造(zao)卻(que)很(hen)難(nan)實(shi)現(xian)。無(wu)奈(nai)之(zhi)下(xia)，研(yan)發(fa)人(ren)員(yuan)隻(zhi)能(neng)按(an)照(zhao)傳(chuan)統(tong)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)容(rong)易(yi)實(shi)現(xian)的(de)幾(ji)何(he)形(xing)狀(zhuang)去(qu)重(zhong)新(xin)簡(jian)化(hua)設(she)計(ji)。這(zhe)種(zhong)簡(jian)化(hua)包(bao)括(kuo)將(jiang)複(fu)雜(za)的(de)零(ling)件(jian)拆(chai)成(cheng)幾(ji)個(ge)零(ling)件(jian)
，分(fen)別(bie)製(zhi)造(zao)好(hao)之(zhi)後(hou)組(zu)裝(zhuang)在(zai)一(yi)起(qi)；也(ye)包(bao)括(kuo)將(jiang)一(yi)些(xie)很(hen)難(nan)加(jia)工(gong)的(de)幾(ji)何(he)形(xing)狀(zhuang)簡(jian)化(hua)成(cheng)容(rong)易(yi)加(jia)工(gong)的(de)形(xing)狀(zhuang)，從(cong)而(er)使(shi)得(de)傳(chuan)統(tong)技(ji)術(shu)能(neng)夠(gou)製(zhi)造(zao)出(chu)這(zhe)樣(yang)的(de)零(ling)件(jian)。毫(hao)無(wu)疑(yi)問(wen)，這(zhe)些(xie)都(dou)是(shi)對(dui)零(ling)件(jian)綜(zong)合(he)性(xing)能(neng)的(de)一(yi)種(zhong)妥(tuo)協(xie)。

　　性(xing)能(neng)的(de)妥(tuo)協(xie)是(shi)一(yi)方(fang)麵(mian)，材(cai)料(liao)的(de)使(shi)用(yong)量(liang)也(ye)會(hui)隨(sui)之(zhi)而(er)增(zeng)加(jia)。對(dui)於(yu)像(xiang)航(hang)空(kong)發(fa)動(dong)機(ji)這(zhe)樣(yang)的(de)領(ling)域(yu)，零(ling)件(jian)的(de)減(jian)重(zhong)往(wang)往(wang)是(shi)設(she)計(ji)和(he)製(zhi)造(zao)工(gong)程(cheng)師(shi)們(men)持(chi)之(zhi)以(yi)恒(heng)追(zhui)求(qiu)的(de)目(mu)標(biao)。因(yin)為(wei)每(mei)減(jian)輕(qing)一(yi)公(gong)斤(jin)的(de)發(fa)動(dong)機(ji)重(zhong)量(liang)，所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)燃(ran)油(you)歐(ou)諾(nuo)墓(mu)畢(bi)錐(zhui)際(ji)欠(qian)淺(qian)＞藪蟮摹

　　除此之外，眾所周知，航空發動機裏形狀複雜的零件又很多，傳統的設計理念和製造技術麵臨越來越多的挑戰，而3D打印正是能夠從根本上解決傳統設計理念和製造技術所無法解決的問題。正是基於這樣的出發點，GE於2003年正式啟動了3D打印的項目研發
，所針對的對象就是航空發動機中製造難度大的零件，力圖通過3D打印技術將零件的開發和製造成本大幅度降低，同時顯著縮短產品的開發周期。

　　3D打印技術有幾種不同的技術路線，而GE中國研發中心主要從事的是激光燒結技術。該技術是以激光為熱源對粉末壓坯進行燒結的技術。據了解，傳統的3D打印技術往往隻能打印塑料等材料，而激光燒結技術的一大優勢就在於可以打印金屬材料。也就是因為這一點，外界才會認為3D打印技術有可能顛覆傳統製造業。

　　其實，在這一技術上GE並不是從頭做起。簡單的說，利用這一技術，如果將粉末壓坯燒結成立體的零部件，外界稱之為3D打印。如果將粉末壓坯隻燒結成一個平麵並應用在表麵修複上，業界稱之為激光熔覆技術。

　　某種程度上
，激光熔覆技術和3D打印技術原理上非常類似。與傳統堆焊、噴塗、電(dian)弧(hu)焊(han)以(yi)及(ji)電(dian)鍍(du)等(deng)修(xiu)複(fu)和(he)表(biao)麵(mian)工(gong)程(cheng)技(ji)術(shu)相(xiang)比(bi)
，激(ji)光(guang)熔(rong)覆(fu)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)使(shi)塗(tu)層(ceng)材(cai)料(liao)與(yu)原(yuan)來(lai)的(de)基(ji)體(ti)材(cai)料(liao)的(de)表(biao)麵(mian)有(you)效(xiao)的(de)結(jie)合(he)，從(cong)而(er)顯(xian)著(zhu)改(gai)善(shan)基(ji)層(ceng)表(biao)麵(mian)的(de)耐(nai)磨(mo)、耐腐蝕、耐高溫程度。

　　據(ju)業(ye)內(nei)專(zhuan)家(jia)介(jie)紹(shao)，國(guo)內(nei)的(de)不(bu)少(shao)企(qi)業(ye)都(dou)已(yi)經(jing)掌(zhang)握(wo)了(le)激(ji)光(guang)熔(rong)覆(fu)技(ji)術(shu)。在(zai)現(xian)實(shi)中(zhong)，這(zhe)一(yi)技(ji)術(shu)也(ye)早(zao)已(yi)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)。如(ru)

，汽(qi)車(che)發(fa)動(dong)機(ji)的(de)閥(fa)門(men)總(zong)是(shi)一(yi)張(zhang)一(yi)合(he)

，非(fei)常(chang)容(rong)易(yi)壞(huai)。熔(rong)覆(fu)上(shang)一(yi)層(ceng)其(qi)他(ta)材(cai)料(liao)後(hou)，壽(shou)命(ming)就(jiu)會(hui)明(ming)顯(xian)提(ti)高(gao)；很多機床的刀具上也是熔覆了一層其他堅固的材料，從而有效提高了刀具的強度
；鋼gang鐵tie廠chang的de軋zha輥gun工gong作zuo環huan境jing十shi分fen惡e劣lie，用yong該gai技ji術shu熔rong覆fu上shang一yi層ceng耐nai高gao溫wen材cai料liao後hou，性xing能neng會hui顯xian著zhu提ti高gao。眾zhong多duo模mo具ju內nei部bu的de損sun害hai往wang往wang也ye是shi靠kao該gai技ji術shu去qu修xiu複fu。可ke以yi說shuo，該gai技ji術shu的de應ying用yong範fan圍wei和he應ying用yong前qian景jing都dou非fei常chang廣guang泛fan。

　　GE在激光熔覆技術上也已經有了超過20年的應用曆史了。據GE的研發人員介紹，GE在zai新xin加jia坡po有you一yi個ge發fa動dong機ji葉ye片pian的de維wei修xiu工gong廠chang，每mei年nian要yao用yong激ji光guang熔rong覆fu技ji術shu修xiu複fu的de發fa動dong機ji葉ye片pian就jiu高gao達da上shang萬wan個ge。與yu傳chuan統tong的de修xiu複fu技ji術shu相xiang比bi，該gai技ji術shu顯xian著zhu提ti高gao了le修xiu複fu的de速su度du和he成cheng本ben。

　　真實應用前景

　　在激光熔覆等技術的基礎上，GE的科學家們又踏上了研究3D打印技術的征程。他們或許沒有想到的是，彈指一揮間
，十年就匆匆飛逝。

　　為什麼這麼慢，難在哪裏？

　　這其實就涉及到了3D打印的核心競爭力。雖然以GE為代表的眾多企業都掌握了激光熔覆技術
，雖然這一技術和3D打印技術原理類似，但兩者在難度程度上大有不同。在業界專家看來，激光熔覆技術畢竟隻是平麵二維的技術
，對控製、軟件

、運動、材料、激光技術等要求都比較低，而3D打印技術要打印的零部件往往極其複雜，對各方麵要求非常高。

　　那什麼才是3D打印的核心競爭力
？

　　GE的一位研發人員告訴《中國機電工業》
，任何一項製造技術的基礎都是裝備
，3D打印技術也不例外。技術裝備在3D打印中起著舉足輕重的作用，是這一技術的“硬件”。“工欲善其事
，必先利其器”，沒有好的工具，也很難製造出好的產品。在這一點上，GE本著自己一貫的堅持——選用最好的激光器，最好的數控係統，采用嚴格的材料供應製度，以確保技術裝備的先進性。但光有裝備還遠遠不夠。

　　相對於作為技術基礎的裝備而言，在GE的該研發人員看來
，以先進設計理念、運動控製技術、材料科學掌控、激光控製為核心的工藝開發能力才是其金屬3D打印的核心競爭力所在。

　　同樣的設備，不同的人使用所製造出來的零件會有天壤之別
，這背後的關鍵就是對工藝的理解和掌握。據記者了解
，國際知名金屬材料3D打印龍頭企業EOS
，它的設備的核心部件比如軟件係統、激光掃描頭

、機械係統等都是采購或者委托製造的。EOS的核心技術就在於它是怎樣把這些係統集成起來

，根據所開發的工藝參數找到最佳的匹配關係
，而GE所關注的也正是如何在使用最先進的硬件設備的前提下不斷提高自己的工藝開發水平，使之能夠製造出滿足使用要求的零件。

　　毫無疑問，任何一個工藝性的技術都是一個積累的過程。有國內專家指出，國內也有企業能用3D打印機打印出零部件，但性能會差很多。“不能說拿來一個設備
，兩天就能做出世界一流的產品。很多時候就像愛迪生一樣，試了幾千次才能找出做出好的照明燈的方法。”

　　“一天、兩天，一個月
、兩個月，一年、兩年，你背後積累的知識庫越來越大、越來越雄厚時，才能支撐你達到你想要的目標。”

　　在十年的時間裏，GE中國的研發人員通過不懈努力
、針對GE的產品零件，在係統設計、工藝開發
、運動控製、材料數據、激光控製等多方麵不斷探索，總結成功和失敗的經驗，積累了大量的經驗。

　　“十年磨一劍”
，正是依靠這些深厚的積累， 他們才能夠成功地將鈦合金材料打印成飛機發動機風扇葉片的前緣。與原來傳統製造工藝相比，由於3D技術不用開模、衝壓、切削和組裝，據GE內部自己的評估，這將能降低約30%左右的生產成本、縮短40%的製造周期。同樣重要的是，傳統製造工藝的材料利用率隻有10%~20%左右，而3D打印技術卻可以大幅度提高材料的使用效率。

　　而就在GE中國研發中心埋頭鑽研3D打印技術的同時，GE美國總部也在緊密的觀察著這一技術。它們發現了一家名叫Morris Technologies的3D打印創業公司。這家企業規模並不大
，隻有130名員工，卻在3D打印核心的工藝技術開發上積累了多年。如今，它們已經有實力利用激光燒結技術將多種金屬材料打印成各種複雜的零部件。

　　2012年11月20日，GE成功的將這家企業收入囊中。緊接著，GE利用這一技術生產了LEAP航空發動機上的噴嘴。據《麻省理工科技評論》報道
，在這一發動機噴嘴上

，3Ddayindetaocijuzhenkeyiyouxiaotigaofadongjidesanrexiaolv，jiangdifadongjidegongzuowendu，congerbuzaixuyaoyuanlaideewaisanrebujian，yiwangyongyujiangwendenabufenkongqiyekeyizhijieyongyuranliaoranshao，xiaolvtigaofeichangmingxian。jucheng，GE已經計劃用3D打印技術批量生產25000個這樣的噴嘴，並於未來投入使用。

　　除此之外，據報道，GE還計劃將此技術應用於醫療機械、電力設備的零部件製造上
，而GE中國研發中心也正在積極評估這一技術在GE其他業務集團的應用可能性。

　　那麼
，3D打印是否真的可以顛覆傳統製造業呢？

　　GE似乎不這麼認為。在GE的該研發人員看來，3D打印技術其實是傳統製造技術的提升和補充。傳統的鑄造、衝壓、切削在大批量生產時有自己成本上的優勢，而3D 打印技術也將在複雜結構以及特殊要求的地方找到用武之地。

　　GE全球研發中心先進技術負責人邁克爾?埃德戚克也持同樣的觀點。其在接受《瞭望東方周刊》專訪時表示，3D打印技術與傳統製造是一個融合的過程。“傳統製造技術加工成一個毛坯，然後用3D打印堆積其他附加件。”在他看來，3D打印將在一些高性能、多品種、小批次的產品中發揮作用。他甚至預測，三年內，3D打印將在航天、醫療等領域應用，之後隨著技術的進一步完善，成本的進一步降低，該技術將在更多的領域得到應用。