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探访西门子瑞典芬斯蓬工厂:3D打印革命下的燃气轮机制造

时间:2017-12-12 08:11 来源:未知 作者:中国3D打印机网 阅读:
     小到牙齿填料,大到汽车火箭,3D打印技术正在各个行业施展出其颠覆性的影响。受高温、高压和离心力的限制,3D打印似乎与发电行业存在天然隔阂。不过,制造业巨头们的投资决心并未受此影响。
    “3D打印重新定义了制造业。千百年来,制造业是一种减法:拿到原材料,车铣刨磨,去除多余的部分,最终成型;3D打印则让制造业变成了一种不断添加原材料的加法。”西门子瑞典芬斯蓬工厂CEO汉斯·霍姆斯特龙(Hans Holmstrom)向澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者介绍起这项技术时,充满了一种他自称为“工程师的激动”的情绪。
    从“减法”到“加法”的比喻,点出了3D打印的本质:增材制造(Additive Manufacturing, AM),即在数字化 3D 设计数据的基础上逐层制造零部件的生产工艺。
     芬斯蓬工厂自2009年开始尝试,将增材制造用于燃气轮机的原型设计、维修和生产。西门子提供的数据显示,增材制造使生产资源减少了63%,维修速度提升60%,交货期缩短50%。
      不过,比起生产和维修,霍姆斯特龙更看重增材制造对加快原型设计的影响:“最重要的不是更快地制造,而是更快地设计。这简直是工程师的终极梦想。通过数字建模,试误几乎是零成本。重复一百次失误,你就可能有一次大收获。”
芬斯蓬与燃气轮机
   燃气轮机是以连续流动的气体带动叶轮高速旋转的内燃式发动机。重型燃气轮机是大型天然气发电厂的核心装备,也是公认最难制造的机械装备之一,其核心关键技术为西门子、GE等制造业巨头掌握。
     芬斯蓬这座人口不过万余的瑞典东约特兰省小城,与燃气轮机产业有着超过一个世纪的渊源。芬斯蓬向东半小时车程,是东部港口城市北雪平,有“瑞典的曼彻斯特”之称。西门子芬斯蓬工厂生产或组装的上百吨重的燃气轮机,包括全球销量超过325台的SGT-800,会被整体装车,运向北雪平港,从波罗的海出发,输往世界各地的客户。
这个区域是瑞典工业化起源地之一。16世纪,德格尔家族看中了芬斯蓬的森林和河流资源,在山上一块岩石裸露的平地建立工厂,为皇室生产大炮和炮弹。1913年,芬斯蓬工厂开始生产涡轮机,工厂几易其主,但涡轮机产业始终不变。迄今为止,芬斯蓬工厂售出超过800台燃气轮机,2300台蒸汽轮机,其中95%的产品向100多个国家出口。
    西门子于2003年收购工厂,成为北雪平和芬斯蓬最大的私营雇主。芬斯蓬市中心人口只有数千,而西门子工厂雇佣了3300员工,将近一半为当地人。
在芬斯蓬工厂,澎湃新闻记者看到身穿黄色安全服的工人正在组装大小各异、处于不同装配阶段的燃气轮机。据介绍,芬斯蓬工厂负责生产功率从15MW到50MW(1MW=1000KW)的中型燃气轮机,即从SGT-500到SGT-800的5个型号。此外,英国生产的更小功率SGT-300和SGT-400,以及北美生产的航改型燃气轮机 Industrial Trent 60,也会运至芬斯蓬工厂成套。
工人正在组装燃气轮机
2016年2月,西门子投资2000多万欧元,将芬斯蓬一处迁出的学校改造成了西门子工业型燃气轮机3D打印研发基地和工厂,负责燃气轮机零部件的快速原型设计、快速维修和快速生产。2016年7月,3D打印零件开始商业化制造。
3D打印燃气轮机零件:技术和挑战
走进芬斯蓬西门子工业型燃气轮机3D打印研发基地和工厂,多处装修和陈设还保留着原先学校的痕迹。只有每个房间摆放着的大大小小、五颜六色的燃气轮机模型在不断地点题。霍姆斯特龙介绍道,这里将会进行较大的改造,以适应对3D打印的后续投入和规模扩充。
燃气轮机模型
      而穿上安全服、戴上护目镜才能进入的工作间,又是另一种画风。工作间大致分为原型设计、打印、维修和后期处理四个区域,共配有12台3D打印机,由德国EOS公司生产。在3D打印机全天候工作时,工作间几乎没有工作人员。芬斯蓬工厂产品经理安德斯·佩森(Anders Persson)解释道,工作间采小到牙齿填料,大到汽车火箭,3D打印技术正在各个行业施展出其颠覆性的影响。受高温、高压和离心力的限制,3D打印似乎与发电行业存在天然隔阂。不过,制造业巨头们的投资决心并未受此影响。
     “3D打印重新定义了制造业。千百年来,制造业是一种减法:拿到原材料,车铣刨磨,去除多余的部分,最终成型;3D打印则让制造业变成了一种不断添加原材料的加法。”西门子瑞典芬斯蓬工厂CEO汉斯·霍姆斯特龙(Hans Holmstrom)向澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者介绍起这项技术时,充满了一种他自称为“工程师的激动”的情绪。
从“减法”到“加法”的比喻,点出了3D打印的本质:增材制造(Additive Manufacturing, AM),即在数字化 3D 设计数据的基础上逐层制造零部件的生产工艺。
芬斯蓬工厂自2009年开始尝试,将增材制造用于燃气轮机的原型设计、维修和生产。西门子提供的数据显示,增材制造使生产资源减少了63%,维修速度提升60%,交货期缩短50%。
不过,比起生产和维修,霍姆斯特龙更看重增材制造对加快原型设计的影响:“最重要的不是更快地制造,而是更快地设计。这简直是工程师的终极梦想。通过数字建模,试误几乎是零成本。重复一百次失误,你就可能有一次大收获。”
芬斯蓬与燃气轮机
     燃气轮机是以连续流动的气体带动叶轮高速旋转的内燃式发动机。重型燃气轮机是大型天然气发电厂的核心装备,也是公认最难制造的机械装备之一,其核心关键技术为西门子、GE等制造业巨头掌握。
芬斯蓬这座人口不过万余的瑞典东约特兰省小城,与燃气轮机产业有着超过一个世纪的渊源。芬斯蓬向东半小时车程,是东部港口城市北雪平,有“瑞典的曼彻斯特”之称。
    西门子芬斯蓬工厂生产或组装的上百吨重的燃气轮机,包括全球销量超过325台的SGT-800,会被整体装车,运向北雪平港,从波罗的海出发,输往世界各地的客户。
这个区域是瑞典工业化起源地之一。16世纪,德格尔家族看中了芬斯蓬的森林和河流资源,在山上一块岩石裸露的平地建立工厂,为皇室生产大炮和炮弹。1913年,芬斯蓬工厂开始生产涡轮机,工厂几易其主,但涡轮机产业始终不变。迄今为止,芬斯蓬工厂售出超过800台燃气轮机,2300台蒸汽轮机,其中95%的产品向100多个国家出口。
西门子于2003年收购工厂,成为北雪平和芬斯蓬最大的私营雇主。芬斯蓬市中心人口只有数千,而西门子工厂雇佣了3300员工,将近一半为当地人。
在芬斯蓬工厂,澎湃新闻记者看到身穿黄色安全服的工人正在组装大小各异、处于不同装配阶段的燃气轮机。据介绍,芬斯蓬工厂负责生产功率从15MW到50MW(1MW=1000KW)的中型燃气轮机,即从SGT-500到SGT-800的5个型号。此外,英国生产的更小功率SGT-300和SGT-400,以及北美生产的航改型燃气轮机 Industrial Trent 60,也会运至芬斯蓬工厂成套。
工人正在组装燃气轮机
2016年2月,西门子投资2000多万欧元,将芬斯蓬一处迁出的学校改造成了西门子工业型燃气轮机3D打印研发基地和工厂,负责燃气轮机零部件的快速原型设计、快速维修和快速生产。2016年7月,3D打印零件开始商业化制造。
3D打印燃气轮机零件:技术和挑战
走进芬斯蓬西门子工业型燃气轮机3D打印研发基地和工厂,多处装修和陈设还保留着原先学校的痕迹。只有每个房间摆放着的大大小小、五颜六色的燃气轮机模型在不断地点题。霍姆斯特龙介绍道,这里将会进行较大的改造,以适应对3D打印的后续投入和规模扩充。
燃气轮机模型

而穿上安全服、戴上护目镜才能进入的工作间,又是另一种画风。工作间大致分为原型设计、打印、维修和后期处理四个区域,共配有12台3D打印机,由德国EOS公司生产。

 

(责任编辑:中国3D打印机网)