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GE可能是與增材制造（AM）的進步最密切相關(guān)的主要“玩家”。最經(jīng)典的當(dāng)屬用于其LEAP噴氣發(fā)動機的燃油噴嘴案例。然而，GE與增材制造相關(guān)的一個值得注意的成就是另外一起收購。 GE于2015年收購阿爾斯通電力公司后，還獲得了通過Hamuel的混合增材制造設(shè)備來修復(fù)渦輪葉片的技術(shù)。
如何在現(xiàn)有的渦輪機葉片上應(yīng)用金屬3D打印技術(shù)，這對于再制造領(lǐng)域來說有著廣泛的應(yīng)用前景。在瑞士Birr的GE Power Services生產(chǎn)基地，新融合進來的原阿爾斯通團隊通過Hamuel混合增材制造設(shè)備，不僅修復(fù)葉片，還提升了葉片的性能。
與許多進入到混合增材制造設(shè)備領(lǐng)域的機床廠商類似，Hamuel的設(shè)備也是采用了德州混合動力制造技術(shù)公司的“Ambit”激光沉積焊接系統(tǒng)來實現(xiàn)了增材制造。Hamuel于2013年推出增材制造混合加工中心HSTM 1000，該設(shè)備結(jié)合激光熔覆，五軸加工，檢驗，拋光和激光打標(biāo)于一體。在特別是修復(fù)磨損葉片和葉盤方面有著優(yōu)秀的加工能力。
“Ambit”激光沉積焊接系統(tǒng)可以裝入機床的主軸（使用與刀具相同的接口），從而使得機床像“換刀”一樣方便的調(diào)用激光熔覆功能進行金屬沉積加工。在其標(biāo)準(zhǔn)版本中，Hamuel的HSTM系列機床采用五軸銑削和全車削，可在單個加工工序中加工復(fù)雜輪廓的渦輪葉片。該機器的混合增材制造版本則通過定向金屬沉積的方式將金屬直接“補焊”到工件上，從而實現(xiàn)零件修復(fù)的功能，補焊完成后通過機加工的方式加工到精確的公差范圍內(nèi)。
根據(jù)GE的工作小組，混合增材制造的一個優(yōu)勢是僅需要一次裝夾過程。與多臺機器相比，一次裝夾的情況節(jié)省了傳輸和調(diào)整時間。在采用切割、堆焊和精加工等連續(xù)步驟的典型維修中，混合增材制造節(jié)省了三個運輸和夾緊步驟中的兩個。
在GE的工作小組看來，金屬3D打印與數(shù)控金屬切削機床的結(jié)合代表了比傳統(tǒng)機床更多的價值 – 就像瑞士軍刀不僅僅是一把刀，智能手機不僅僅是一個手機。雖然Birr中大多葉片刀片修復(fù)仍然通過常規(guī)方法進行（因為工廠葉片修復(fù)的工作量太大了），但是混合增材制造系統(tǒng)已經(jīng)被證明讓葉片的修復(fù)過程變得更加高效。
圖片：殘缺的葉片
從混合增材制造加工工藝中獲益的另外一個例子是提高葉片性能。在過去的幾年的加工經(jīng)驗表明，通過改進葉片的設(shè)計可以提升渦輪機效率。葉片作為渦輪實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的基本元件,其幾何外形設(shè)計優(yōu)劣將直接影響渦輪的整體性能。通過改變渦輪葉片前緣形狀,可以達到提高渦輪流動特性和氣動性能目的。而3D打印技術(shù)為制造的靈活性擴展了很大的自由度。
而在過去，這樣對于葉片的修改幾乎是不可能的。而混合增材制造設(shè)備上的3D打印和銑削加工的配合帶來了小量修改的可行性與經(jīng)濟性。當(dāng)這些葉片被完全修復(fù)后，它們被賦予了新的性能，從而有力地提升渦輪的整體性能。
值得注意的是，雖然這些葉片的批量可能很小，但是工作量并不小，可能會遇到典型的生產(chǎn)問題，包括由于人為的錯誤導(dǎo)致的碰撞從而損壞“Ambit”金屬沉積系統(tǒng)。獲得新的替換系統(tǒng)將需要七天時間，在此期間設(shè)備就失去了3D打印功能，這意味著那些需要被處理的葉片只好排隊等待。
 3D科學(xué)谷REVIEW在混合金屬3D打印領(lǐng)域，3D科學(xué)谷根據(jù)3D打印技術(shù)的不同將其分為兩大派系。一大派系是以日本松浦以及日本沙迪克為代表的，將PBF粉末金屬熔化3D打印技術(shù)與CNC金屬切削技術(shù)相結(jié)合到一臺設(shè)備中；另一大派系以德國德馬吉森精機、日本馬扎克以及本文中提到的Hamuel等為代表，將LENS激光近凈形3D打印技術(shù)與CNC金屬切削技術(shù)相結(jié)合到一臺設(shè)備中。前者在金屬切削的過程中沒有冷卻液的使用，并且金屬切削的過程是與PBF粉末金屬熔化3D打印過程相互交替進行的；后者在金屬切削的過程中通常有冷卻液的使用，并且金屬切削的過程是在LENS激光近凈形3D打印過程結(jié)束后進行的。
自2015年以來，GE石油天然氣集團就采用松浦增材制造復(fù)合加工銑床在其日本新瀉縣的刈羽（Kariwa）工廠制造特殊配置的Masoneilan控制閥部件以用于整個能源行業(yè)的各種應(yīng)用。
GE公司于2011年收購了刈羽工廠，兩年后，它開始測試使用3D打印機制造特殊的控制閥。這些特殊的閥門上有非常多的小孔和流動通道，一直很難制造，過去必須使用很多零部件來組裝。GE刈羽工廠使用的是LUMEX Avance-25金屬3D打印機，金屬3D打印機的使用使得GE能夠制造具有復(fù)雜形狀的部件，比如中空結(jié)構(gòu)，彎曲的形狀和網(wǎng)格等，這些使用常規(guī)的制造方法很難制造。另一個好處是，它使一體化成型成為可能，從而減少了傳統(tǒng)制造工藝中所需的處理模具的環(huán)節(jié)，可以實現(xiàn)更快的制造時間和較低的制造成本。
也就是說混合金屬3D打印領(lǐng)域的兩大派系，GE都在使用。通過PBF粉末金屬熔化3D打印技術(shù)與CNC金屬切削技術(shù)來修復(fù)控制閥這樣內(nèi)部十分復(fù)雜的零件；通過LENS激光近凈形3D打印技術(shù)與CNC金屬切削技術(shù)的結(jié)合來修復(fù)葉片這種難加工的零件。
那么對于這些昂貴的零件來說，在經(jīng)過多年運轉(zhuǎn)受到磨損后影響正常性能的情況下，扔掉它們無疑對制造的經(jīng)濟性是非常不劃算的。而3D打印技術(shù)可以說“挽救”了這些零件的“生命”，通過修補的方法，使得這些零件恢復(fù)其使用價值。
而毋庸置疑，3D打印技術(shù)將在零件的再制造領(lǐng)域發(fā)揮積極的價值。而這對于探索3D打印技術(shù)的商業(yè)模式的企業(yè)來說，再制造可以作為市場的一個切入點來進行布局。
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