小知识：GE航空公司是喷气发动机，部件和集成系统的跨国供应商；Arcam是全球电子束熔融（EBM）金属3D打印机领导厂商，已经被GE收购。

△GE9X飞机发动机，图片来源aerotime

2019年6月22日，南极熊从外媒获悉，GE航空已购买了27台Arcam电子束熔融（EBM）金属3D打印机，为GE9X商用飞机发动机生产铝化钛（TiAl）叶片。

27台电子束金属机意味着什么？

• 这些设备每台的价值500万人民币以上，27台就至少得花1.3亿元，投资可谓相当的大；

  但GE卖掉一两台飞机发动机，可能就赚回来了，所以这肯定是一笔高性价比的投资；

  27台的销量，已经占到Arcam一年销量的绝大部分。

  
  

  GE Additive在2019年巴黎国际航空展上宣布了这项重大投资。 GE Additive Arcam EBM总经理Karl Lindblom表示：“GE航空公司在相对较短的时间内将其Arcam EBM机器的数量增加了一倍。我们很激动，这对我们的团队，特别是Spectra H来说是一个很好的认可（Spectra金属3D打印机的参数介绍，可到 查看）。”
  
  

  

   测试包含3D打印部件的GEnX系列引擎

  
  用于飞机发动机的金属3D打印
  
  目前，GE航空公司Avio Aero在其最近在意大利卡梅里扩建的工厂运营着35台Arcam机器。通过这项新投资，将在美国和欧洲的GE Aviation和Avio Aero工厂安装17台Arcam EBM A2X机器和10台Arcam Spectra H金属增材制造系统。
  
  EBM技术利用高功率电子束在受控环境中快速生产没有残余应力的零件。根据GE航空公司的说法，增材制造的TiAl叶片的重量只有传统镍合金涡轮叶片的一半。 Arcam EBM A2X机器每批可生产6个刀片，而Spectra H系统可在大约相同的时间内生产多达10个刀片。
  
  由GE航空公司为波音新型777X宽体喷气机开发的GE9X发动机预计将受益于TiAl叶片的重量减轻，因为与前代产品GE90相比，它可以降低10％的燃油消耗。
  
  

  

   GE Additive Arcam Spectra H 3D打印机

  Arcam EBM Spectra H融合了一系列新功能和增强功能：

  - 自动校准的6kW光束，所有预热和后加热步骤所需时间减少一半

  - 构建体积从200x200x380mm增加到Ø250x430mm

  - 带有防尘环境的闭环系统

  - 活动隔热屏可改善绝缘

  - 自动粉末分配和粉末回收系统

  - 旋风分离器和磁力分离器可实现最大化的粉末控制

  
  GE航空集团增材团队总经理Eric Gatlin解释说：“拥有强大的增材技术基础设施是GE9X计划的重要组成部分。“

  
  

  电子束金属3D打印在航空航天的生命力

  南极熊看到，EBM电子束金属3D打印技术越来越多地被用于航空航天领域的制造了，特别是以GE为代表的厂商。在两三年以前，航空航天领域的金属3D打印制造，多是使用SLM 激光金属3D打印技术。

  

    TiAl Spectra 3D打印的圆柱体样品和涡轮叶片。

  
  

  在《》一文中，我们可以看到，全球范围内从事EBM技术的厂商远远少于SLM的厂商数量。但是Arcam 被GE收购后，EBM技术应用被发扬光大，而且取得了不少比SLM技术更为普遍的生产性应用。

  电子束金属打印技术由于真空打印环境，成形金属内在质量好，成形速度快，残余应力小，材料成本及使用成本低，材料利用率接近100%，尤其在光亮金属、高温合金、活泼金属、难熔金属领域具备独特的技术能力，使得其成为主流的金属打印技术方向之一。

  中国的电子束金属3D打印现状

  在南极熊发布的《通知：近千家企业现状，《2019年·中国3D打印格局白皮书》》中，我们可以看到，激光金属3D打印厂商很多，而电子束的很少，全球范围内只有瑞典Arcam、美国Sciaky、中国西安智熔、西安赛隆金属、天津清研智束等寥寥数家。

  

  原因有：
  ①        涉及高能束流技术、高压电源技术、机械设计、电气工程、材料科学、软件设计等广泛技术领域；技术壁垒高。
  ②        从热源核心器件上看，适用电子束金属打印的电子枪供应商很少， 而市场上激光打印设备核心器件激光器和振镜容易获得。

  我们可以从下面这款设备中，可以看到中国电子束金属3D打印目前的水平现状

  

  △西安赛隆金属的粉末床电子束选区熔化（Sailong-S200 SEBM system）设备，是国内商业化销售的电子束3D打印设备，采用自主知识产权的SEBM工艺系统，可自主调节设备工艺参数，以适应不同材质的金属成形，特别适合高熔点、高活性和脆性金属复杂零件的高质量精确制造。

  
  

  赛隆粉末床电子束3D打印技术的特点：

  • 成形表面可预热至1300℃，特别适合高熔点、活性、脆性难加工金属材料复杂精密构件的高质量成形，且成形应力低；

    能量利用率高：～95%，电子束跳转速度快：8000m/s；成形效率高，是SLM的3～5倍；

    真空成形环境，产品杂质少、洁净; 

    主动冷却功能，较随炉冷却降温速度提升50%以上。

    
    

    结语

    
    

    3D打印可以走多远，市场规模应用可以多大，不仅仅取决于技术工艺本身，还得看谁来应用。例如，中国金属3D打印领导厂商西安铂力特，主要技术路线是激光SLM金属打印，2018年营收已达2.9亿元，其中主要的应用领域是军工和航空航天，而且，它很有可能成为中国第一个真正IPO上市的纯正3D打印公司。