打玩具、打書(shu) 包、打模型，3D打印就不能打點“真”家夥(huo) 嗎？打心髒？打飛機？打印整個(ge) 世界？3D打印真能顛覆傳(chuan) 統製造業(ye) ？

　　GE中國研發中心的工程師們(men) 仍在埋頭研究3D打印技術。就在這之前，他們(men) 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(yu) 傳(chuan) 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(men) 就又匆匆踏上了新的征程。鮮為(wei) 人知的是，他們(men) 已經“秘密”研發3D打印技術十年之久了。

　　GE為(wei) 什麽(me) 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(cong) 頭說起。

　　十年之前，也就是2003年。那時，3D打印技術遠沒現在這麽(me) 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(zhuan) 門組織團隊去研究這一技術。

　　GE看到了什麽(me) 呢？

　　GE看到的是未來和變革。在GE看來，在一些領域，3D打印技術能夠有效克服傳(chuan) 統設計和製造的不足，甚至帶來設計上的變革。舉(ju) 例來說，某些零件隻有設計成非常複雜的形狀才能達到性能的最優(you) ，比如更強的機械性能、更輕的重量等。而過於(yu) 複雜的形狀對於(yu) 傳(chuan) 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(jia) 。

　　比如說，不規則的蜂窩狀才能實現某一零部件的最佳性能，而傳(chuan) 統製造卻很難實現。無奈之下，研發人員隻能按照傳(chuan) 統製造技術容易實現的幾何形狀去重新簡化設計。這種簡化包括將複雜的零件拆成幾個(ge) 零件，分別製造好之後組裝在一起；也包括將一些很難加工的幾何形狀簡化成容易加工的形狀，從(cong) 而使得傳(chuan) 統技術能夠製造出這樣的零件。毫無疑問，這些都是對零件綜合性能的一種妥協。

　　性能的妥協是一方麵，材料的使用量也會(hui) 隨之而增加。對於(yu) 像航空發動機這樣的領域，零件的減重往往是設計和製造工程師們(men) 持之以恒追求的目標。因為(wei) 每減輕一公斤的發動機重量，所帶來的燃油排放的貢獻都是非常巨大的。

　　除此之外，眾(zhong) 所周知，航空發動機裏形狀複雜的零件又很多，傳(chuan) 統的設計理念和製造技術麵臨(lin) 越來越多的挑戰，而3D打印正是能夠從(cong) 根本上解決(jue) 傳(chuan) 統設計理念和製造技術所無法解決(jue) 的問題。正是基於(yu) 這樣的出發點，GE於(yu) 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(chan) 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(cong) 事的是激光燒結技術。該技術是以激光為(wei) 熱源對粉末壓坯進行燒結的技術。據了解，傳(chuan) 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(you) 勢就在於(yu) 可以打印金屬材料。也就是因為(wei) 這一點，外界才會(hui) 認為(wei) 3D打印技術有可能顛覆傳(chuan) 統製造業(ye) 。

　　其實，在這一技術上GE並不是從(cong) 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(ti) 的零部件，外界稱之為(wei) 3D打印。如果將粉末壓坯隻燒結成一個(ge) 平麵並應用在表麵修複上，業(ye) 界稱之為(wei) 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(yu) 傳(chuan) 統堆焊、噴塗、電弧焊以及電鍍等修複和表麵工程技術相比，激光熔覆技術可以使塗層材料與(yu) 原來的基體(ti) 材料的表麵有效的結合，從(cong) 而顯著改善基層表麵的耐磨、耐腐蝕、耐高溫程度。

　　據業(ye) 內(nei) 專(zhuan) 家介紹，國內(nei) 的不少企業(ye) 都已經掌握了激光熔覆技術。在現實中，這一技術也早已得到了廣泛的應用。如，汽車發動機的閥門總是一張一合，非常容易壞。熔覆上一層其他材料後，壽命就會(hui) 明顯提高；很多機床的刀具上也是熔覆了一層其他堅固的材料，從(cong) 而有效提高了刀具的強度；鋼鐵廠的軋輥工作環境十分惡劣，用該技術熔覆上一層耐高溫材料後，性能會(hui) 顯著提高。眾(zhong) 多模具內(nei) 部的損害往往也是靠該技術去修複。可以說，該技術的應用範圍和應用前景都非常廣泛。

　　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在新加坡有一個(ge) 發動機葉片的維修工廠，每年要用激光熔覆技術修複的發動機葉片就高達上萬(wan) 個(ge) 。與(yu) 傳(chuan) 統的修複技術相比，該技術顯著提高了修複的速度和成本。

　　真實應用前景

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

　　為(wei) 什麽(me) 這麽(me) 慢，難在哪裏？

　　這其實就涉及到了3D打印的核心競爭(zheng) 力。雖然以GE為(wei) 代表的眾(zhong) 多企業(ye) 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(liang) 者在難度程度上大有不同。在業(ye) 界專(zhuan) 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。

　　那什麽(me) 才是3D打印的核心競爭(zheng) 力？

　　GE的一位研發人員告訴記者，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(ju) 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(chan) 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(yan) 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(yu) 作為(wei) 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(wei) 核心的工藝開發能力才是其金屬3D打印的核心競爭(zheng) 力所在。

　　同樣的設備，不同的人使用所製造出來的零件會(hui) 有天壤之別，這背後的關(guan) 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(ye) 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(yu) 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(guan) 係，而GE所關(guan) 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(ge) 工藝性的技術都是一個(ge) 積累的過程。有國內(nei) 專(zhuan) 家指出，國內(nei) 也有企業(ye) 能用3D打印機打印出零部件，但性能會(hui) 差很多。“不能說拿來一個(ge) 設備，兩(liang) 天就能做出世界一流的產(chan) 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(liang) 天，一個(ge) 月、兩(liang) 個(ge) 月，一年、兩(liang) 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(chan) 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。#p#分頁標題#e#

　　“十年磨一劍”，正是依靠這些深厚的積累， 他們(men) 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(yu) 原來傳(chuan) 統製造工藝相比，由於(yu) 3D技術不用開模、衝(chong) 壓、切削和組裝，據GE內(nei) 部自己的評估，這將能降低約30%左右的生產(chan) 成本、縮短40%的製造周期。同樣重要的是，傳(chuan) 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(men) 發現了一家名叫Morris Technologies的3D打印創業(ye) 公司。這家企業(ye) 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(men) 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(ye) 收入囊中。緊接著，GE利用這一技術生產(chan) 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，3D打印的陶瓷矩陣可以有效提高發動機的散熱效率，降低發動機的工作溫度，從(cong) 而不再需要原來的額外散熱部件，以往用於(yu) 降溫的那部分空氣也可以直接用於(yu) 燃料燃燒，效率提高非常明顯。據稱，GE已經計劃用3D打印技術批量生產(chan) 25000個(ge) 這樣的噴嘴，並於(yu) 未來投入使用。

　　除此之外，據報道，GE還計劃將此技術應用於(yu) 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(ye) 務集團的應用可能性。

　　那麽(me) ，3D打印是否真的可以顛覆傳(chuan) 統製造業(ye) 呢？

　　GE似乎不這麽(me) 認為(wei) 。在GE的該研發人員看來，3D打印技術其實是傳(chuan) 統製造技術的提升和補充。傳(chuan) 統的鑄造、衝(chong) 壓、切削在大批量生產(chan) 時有自己成本上的優(you) 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。其在接受記者專(zhuan) 訪時表示，3D打印技術與(yu) 傳(chuan) 統製造是一個(ge) 融合的過程。“傳(chuan) 統製造技術加工成一個(ge) 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(chan) 品中發揮作用。他甚至預測，三年內(nei) ，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。