探訪西門子瑞典芬斯蓬工廠：3D打印革命下的燃?xì)廨啓C(jī)制造

2017-12-13 09:41:25 澎湃新聞　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

3D打印重新定義了制造業(yè)。千百年來(lái)，制造業(yè)是一種減法：拿到原材料，車銑刨磨，去除多余的部分，最終成型；3D打印則讓制造業(yè)變成了一種不斷添加原材料的加法。西門子瑞典芬斯蓬工廠CEO漢斯˙霍姆斯特龍（Hans H

“3D打印重新定義了制造業(yè)。千百年來(lái)，制造業(yè)是一種減法：拿到原材料，車銑刨磨，去除多余的部分，最終成型；3D打印則讓制造業(yè)變成了一種不斷添加原材料的加法。”西門子瑞典芬斯蓬工廠CEO漢斯˙霍姆斯特龍（Hans Holmstrom）向澎湃新聞（www.thepaper.cn）記者介紹起這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，充滿了一種他自稱為“工程師的激動(dòng)”的情緒。

從“減法”到“加法”的比喻，點(diǎn)出了3D打印的本質(zhì)：增材制造（Additive Manufacturing, AM），即在數(shù)字化 3D 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上逐層制造零部件的生產(chǎn)工藝。

芬斯蓬工廠自2009年開(kāi)始嘗試，將增材制造用于燃?xì)廨啓C(jī)的原型設(shè)計(jì)、維修和生產(chǎn)。西門子提供的數(shù)據(jù)顯示，增材制造使生產(chǎn)資源減少了63%，維修速度提升60％，交貨期縮短50%。

不過(guò)，比起生產(chǎn)和維修，霍姆斯特龍更看重增材制造對(duì)加快原型設(shè)計(jì)的影響：“最重要的不是更快地制造，而是更快地設(shè)計(jì)。這簡(jiǎn)直是工程師的終極夢(mèng)想。通過(guò)數(shù)字建模，試誤幾乎是零成本。重復(fù)一百次失誤，你就可能有一次大收獲。”

芬斯蓬與燃?xì)廨啓C(jī)

燃?xì)廨啓C(jī)是以連續(xù)流動(dòng)的氣體帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)的內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。重型燃?xì)廨啓C(jī)是大型天然氣發(fā)電廠的核心裝備，也是公認(rèn)最難制造的機(jī)械裝備之一，其核心關(guān)鍵技術(shù)為西門子、GE等制造業(yè)巨頭掌握。

芬斯蓬這座人口不過(guò)萬(wàn)余的瑞典東約特蘭省小城，與燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)有著超過(guò)一個(gè)世紀(jì)的淵源。芬斯蓬向東半小時(shí)車程，是東部港口城市北雪平，有“瑞典的曼徹斯特”之稱。

西門子芬斯蓬工廠生產(chǎn)或組裝的上百噸重的燃?xì)廨啓C(jī)，包括全球銷量超過(guò)325臺(tái)的SGT－800，會(huì)被整體裝車，運(yùn)向北雪平港，從波羅的海出發(fā)，輸往世界各地的客戶。

這個(gè)區(qū)域是瑞典工業(yè)化起源地之一。16世紀(jì)，德格爾家族看中了芬斯蓬的森林和河流資源，在山上一塊巖石裸露的平地建立工廠，為皇室生產(chǎn)大炮和炮彈。1913年，芬斯蓬工廠開(kāi)始生產(chǎn)渦輪機(jī)，工廠幾易其主，但渦輪機(jī)產(chǎn)業(yè)始終不變。迄今為止，芬斯蓬工廠售出超過(guò)800臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)，2300臺(tái)蒸汽輪機(jī)，其中95%的產(chǎn)品向100多個(gè)國(guó)家出口。

西門子于2003年收購(gòu)工廠，成為北雪平和芬斯蓬最大的私營(yíng)雇主。芬斯蓬市中心人口只有數(shù)千，而西門子工廠雇傭了3300員工，將近一半為當(dāng)?shù)厝恕?/span>

在芬斯蓬工廠，澎湃新聞?dòng)浾呖吹缴泶S色安全服的工人正在組裝大小各異、處于不同裝配階段的燃?xì)廨啓C(jī)。據(jù)介紹，芬斯蓬工廠負(fù)責(zé)生產(chǎn)功率從15MW到50MW（1MW=1000KW）的中型燃?xì)廨啓C(jī)，即從SGT-500到SGT-800的5個(gè)型號(hào)。此外，英國(guó)生產(chǎn)的更小功率SGT-300和SGT-400，以及北美生產(chǎn)的航改型燃?xì)廨啓C(jī) Industrial Trent 60，也會(huì)運(yùn)至芬斯蓬工廠成套。

工人正在組裝燃?xì)廨啓C(jī)

2016年2月，西門子投資2000多萬(wàn)歐元，將芬斯蓬一處遷出的學(xué)校改造成了西門子工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)3D打印研發(fā)基地和工廠，負(fù)責(zé)燃?xì)廨啓C(jī)零部件的快速原型設(shè)計(jì)、快速維修和快速生產(chǎn)。2016年7月，3D打印零件開(kāi)始商業(yè)化制造。

3D打印燃?xì)廨啓C(jī)零件：技術(shù)和挑戰(zhàn)

走進(jìn)芬斯蓬西門子工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)3D打印研發(fā)基地和工廠，多處裝修和陳設(shè)還保留著原先學(xué)校的痕跡。只有每個(gè)房間擺放著的大大小小、五顏六色的燃?xì)廨啓C(jī)模型在不斷地點(diǎn)題。霍姆斯特龍介紹道，這里將會(huì)進(jìn)行較大的改造，以適應(yīng)對(duì)3D打印的后續(xù)投入和規(guī)模擴(kuò)充。

燃?xì)廨啓C(jī)模型

而穿上安全服、戴上護(hù)目鏡才能進(jìn)入的工作間，又是另一種畫風(fēng)。工作間大致分為原型設(shè)計(jì)、打印、維修和后期處理四個(gè)區(qū)域，共配有12臺(tái)3D打印機(jī)，由德國(guó)EOS公司生產(chǎn)。

澎湃新聞?dòng)浾咦⒁獾剑?D打印機(jī)全天候工作時(shí)，工作間幾乎沒(méi)有工作人員。芬斯蓬工廠產(chǎn)品經(jīng)理安德斯˙佩森（Anders Persson）解釋道，工作間采用了數(shù)字化管理系統(tǒng)，只需少量人力操作。

走近自動(dòng)工作的打印機(jī)，透過(guò)泛出綠光的玻璃窗口，可以看到4個(gè)綠色光點(diǎn)正沿著特定的路徑，在一層白色的粉末上快速移動(dòng)，留下凝固成型的銀灰色金屬圖案。接著，工作平臺(tái)向下降低一級(jí)，一條金屬片掃過(guò)整個(gè)平臺(tái)，重新鋪滿白色粉末，進(jìn)行新一層的金屬圖案繪制。

佩森介紹道，打印的每一層金屬厚度大約在0.02mm到0.04mm之間，比頭發(fā)絲還細(xì)。正在打印的這個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)零件，共由9000多層構(gòu)成。算法可以檢測(cè)每一層出現(xiàn)的漏洞，然后實(shí)現(xiàn)自我修正。

責(zé)任編輯：lixin

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