探秘GE輝煌工廠：3D打印和機(jī)器人成主力

　　幾十年來，在意大利科摩湖(Lake Como)岸邊的面料工廠用絲綢成就了米蘭時(shí)裝公司的輝煌。而如今，一家新型的制造工廠出現(xiàn)在了這塊時(shí)尚業(yè)的中心地帶，該工廠主要為燃?xì)廨啓C(jī)制造零部件。這種燃?xì)廨啓C(jī)主要通過管道運(yùn)送石油和天然氣，并產(chǎn)生電力。

　　據(jù)了解，這家工廠配有工業(yè)級(jí)的3D打印機(jī)和計(jì)算機(jī)控制的移動(dòng)機(jī)器人，算得上是全球最先進(jìn)的工廠之一。“這只是一個(gè)小地方，但它可以做一些令人吃驚的東西。”負(fù)責(zé)建造該工廠的GE Oil & Gas公司葉輪機(jī)制造總經(jīng)理Davide Marrani說。

　　GE公司的這座工廠坐落在意大利Talamona市的一個(gè)小鎮(zhèn)上。該廠使用直接金屬激光熔融(DMLM)3D打印設(shè)備來制造漩渦式噴嘴，它尺寸很小，但是屬于燃燒室的關(guān)鍵部件——該部件燃燒燃料和空氣的混合物，并為渦輪提供動(dòng)力。

　　咋一看上去，這種漩渦式噴嘴像個(gè)小輪子，直徑大約4英寸(約合10厘米)左右，起內(nèi)部有葉片可用將燃料混合物推入燃燒室。盡管看起來很簡(jiǎn)單，但其實(shí)它的設(shè)計(jì)是極其復(fù)雜的。它上面的葉片形狀的一些微小變化都有可能帶來大量的燃料節(jié)省，因此工程師們一直在不斷地優(yōu)化其設(shè)計(jì)。

　　3D打印的漩渦式噴嘴

　　在過去，Marrani和他的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的漩渦式噴嘴主要由三到四個(gè)外部采購(gòu)的零件組成，這些零件會(huì)在GE的工廠里被焊接在一起。而如今，DMLM 3D打印機(jī)使他們能夠直接根據(jù)CAD文件打印出一個(gè)完整的漩渦式噴嘴。“使用這種技術(shù)，我們改變?cè)O(shè)計(jì)變得很輕松，只要更改圖紙就行了。”Marrani說。“這個(gè)過程非常直接。”

　　這是因?yàn)槊颗_(tái)DMLM設(shè)備會(huì)將CAD文件進(jìn)行分層，并據(jù)此規(guī)劃出激光的路徑，然后使用高能激光逐層熔化金屬粉末，使其形成指定的3D對(duì)象。據(jù)天工社所知，該設(shè)備可用將1英寸的對(duì)象分成1250層，每層的厚度都小于人類頭發(fā)的發(fā)絲。

　　不過，3D打印技術(shù)并不是Talamona這家工廠里唯一的制造利器。該工廠的另一大法寶是機(jī)器人生產(chǎn)線，它們主要制造汽輪機(jī)部件。該生產(chǎn)線上有兩臺(tái)機(jī)器人，它們?cè)陂L(zhǎng)長(zhǎng)的軌道上移動(dòng)，并用黃色的機(jī)械臂在多達(dá)14個(gè)不同的制造站點(diǎn)之間移動(dòng)渦輪部件。這些制造站點(diǎn)包括高端電火花機(jī)(用電流制造復(fù)雜的形狀)、激光焊接和激光檢測(cè)等。

　　Talamona工廠的機(jī)器人在對(duì)汽輪機(jī)部件進(jìn)行拋光

　　Marrani說，這些生產(chǎn)線使他的團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⑸a(chǎn)周期削減六至八個(gè)星期——差不多三分之二的程度。GE將這些依靠軟件和數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)制造的工廠稱為“輝煌工廠(brilliant factory)”。“在過去，我們有一個(gè)非常分散的供應(yīng)鏈。”Marrani說：“這一生產(chǎn)線的好處在于我們現(xiàn)在能夠在同一個(gè)屋頂下制造所有的東西。

　　盡管這一新型生產(chǎn)線才剛剛開始。但是Marrani已經(jīng)已計(jì)劃著要進(jìn)一步增加更多的3D打印機(jī)以及擴(kuò)大它們的能力。在技術(shù)上，他主要依靠GE全球研究中心和該公司4月份剛在匹茲堡成立的增材技術(shù)進(jìn)步中心(Center for Additive Technology Advancement)的幫助。”能夠依靠這種專門知識(shí)大大加快了我們的速度。”他說。

　　俯瞰GE公司的Talamona工廠