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西門子在其位于瑞典Finspong的工廠內(nèi)利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)部件。3D打印技術(shù)為在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)在過去被視為不可能的設(shè)計(jì)打開了一扇大門，從而讓新的業(yè)務(wù)模式，特別是服務(wù)模式，成為了可能。

從老工業(yè)港口城市NorrkÖping向東行駛半個(gè)小時(shí)便可到達(dá)Finspong。盡管Östergötland地區(qū)地勢(shì)平坦，在Finspong附近卻有一座山丘。由于山體為花崗巖，山頂平臺(tái)為生產(chǎn)重型工業(yè)設(shè)備提供了理想場(chǎng)所。20世紀(jì)80年代，一座生產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)的工廠在這里拔地而起。10多年前，西門子在收購(gòu)阿爾斯通旗下一個(gè)業(yè)務(wù)部門時(shí)，接手了Finspong的工廠和辦公樓。自2003年起，西門子工業(yè)透平機(jī)械公司就一直在這里制造中型工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)。不過，“中型”這個(gè)術(shù)語是相對(duì)而言。這里生產(chǎn)的最大型燃?xì)廨啓C(jī)SGT-800重達(dá)290噸，裝機(jī)容量高達(dá)54兆瓦，足以滿足大型工業(yè)設(shè)施的用電需求。

參觀工廠時(shí)，訪客可以看到裝配工人打開一臺(tái)SGT- 800燃?xì)廨啓C(jī)的蓋子去安裝30個(gè)用于驅(qū)動(dòng)輪機(jī)葉片的燃燒器。這些啞光灰的燃燒器被存放在手推車上，靜靜等待安裝。盡管設(shè)計(jì)復(fù)雜，它們幾乎沒有任何可見的焊縫。Andreas Graichen是西門子在Finspong的增材制造小組負(fù)責(zé)人。他說：“3D打印裝置很快就可以生產(chǎn)出這些燃燒器的整個(gè)上半部分。”

圖為Finspong工廠內(nèi)的3D打印車間。在這里，幾臺(tái)選擇性激光熔化（SLM）機(jī)器利用金屬粉末，逐層制造出新燃燒器。

氫氣混合比例達(dá)到60%

Graichen是焊接工程師出身，他為Finspong效力已有20多年。但是，在他的職業(yè)生涯中，他從未經(jīng)歷過在過去幾個(gè)月、幾年中所發(fā)生的天翻地覆的變化。很快，在新的燃?xì)廨啓C(jī)中，焊接燃燒器頭將被采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的部件取而代之。Graichen辦公室的隔壁是一個(gè)車間，在這里，幾臺(tái)激光機(jī)器利用金屬粉末逐層制造出新燃燒器。增材制造，亦稱3D打印，在燃?xì)廨啓C(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域及許多其他行業(yè)內(nèi)都掀起了一場(chǎng)名副其實(shí)的革命。這是因?yàn)槔?D打印技術(shù)，只要輕觸按鈕即可生產(chǎn)出部件，僅需輕點(diǎn)鼠標(biāo)就能變更設(shè)計(jì)。此外，過去不可能的設(shè)計(jì)現(xiàn)在也已能實(shí)現(xiàn)，如交織纏繞的空心部件或采用蜂窩狀填充的無縫雙層結(jié)構(gòu)。

借助3D制造技術(shù)生產(chǎn)出的燃燒器頭部件外壁有許多開口，而內(nèi)部則是可用于測(cè)試替代燃料（主要是氫氣或合成氣體）的框架式結(jié)構(gòu)。這些替代燃料氣體通常是工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣。盡管工廠經(jīng)營(yíng)者很想對(duì)這些廢氣加以利用，但卻無法遂愿，因?yàn)檫@要求燃燒器均勻地混合這些氣體。然而現(xiàn)在，借助這種框架式結(jié)構(gòu)，這一過程將被實(shí)現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)允許新的燃燒器在天然氣中混入最多60%的氫氣。這是一個(gè)革命性數(shù)字。在過去，由于諸如熔鑄和焊接等傳統(tǒng)重工業(yè)工藝不能生產(chǎn)出可實(shí)現(xiàn)高混合比例的結(jié)構(gòu), 氫氣混合比例只能達(dá)到幾個(gè)百分點(diǎn)。

同所有其他地方一樣，F(xiàn)inspong采用的3D打印技術(shù)也是逐層打印出物體的。

圖為采用3D打印技術(shù)制造的燃?xì)廨啓C(jī)旋流器。

維修過程中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡可支持遠(yuǎn)程指導(dǎo)。

煥然新生的再制造零件

得益于其靈活性，3D打印技術(shù)正滲透進(jìn)越來越多的領(lǐng)域。Vladimir Navrotsky是Finspong工廠分布式發(fā)電服務(wù)業(yè)務(wù)的技術(shù)總監(jiān)。2008年，當(dāng)他開始利用增材制造技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)的成本還十分高昂，僅可用于制作測(cè)試用的原型。但Navrotsky想利用這項(xiàng)技術(shù)來修復(fù)磨損部件，并最終制造出完整組件。現(xiàn)在，這兩個(gè)目標(biāo)均已實(shí)現(xiàn)，而相關(guān)工藝也已被整合到Finspong工廠的生產(chǎn)過程中了。

自2013年起，Navrotsky的團(tuán)隊(duì)就一直在再制造舊燃燒器頭。檢修技術(shù)人員將已持續(xù)工作約三萬小時(shí)的燃燒器頭從燃?xì)廨啓C(jī)上拆卸下來并送往西門子Finspong工廠。在這里，技術(shù)人員將磨損燃燒器頭頂部的兩厘米去掉，再在上面重新打印出這個(gè)部分。在3D打印裝置里待了不到20個(gè)小時(shí)之后，舊燃燒器便完好如新，可以重新安裝使用了。由于停工會(huì)造成巨大損失，技術(shù)人員會(huì)立即用再制造部件替代舊燃燒器。

除現(xiàn)場(chǎng)翻新等優(yōu)點(diǎn)之外，再制造部件通常有助于電廠經(jīng)營(yíng)者提高發(fā)電量。這是因?yàn)?ldquo;效率可以提高最多1%，”Navrotsky指出。另一個(gè)進(jìn)步是使用新型打印材料。實(shí)際上，如今粉末制造商可以供應(yīng)幾乎任何想象所及的材料成分，包括能夠耐受燃燒器*部位1500攝氏度高溫的極為耐用的鎳基材料。

Vladimir Navrotsky是Finspong工廠分布式發(fā)電服務(wù)業(yè)務(wù)的技術(shù)總監(jiān)。

儲(chǔ)存在云端的備件

Graichen指出，增材制造技術(shù)開啟了通往全數(shù)字化價(jià)值鏈的大門。他解釋說，盡管許多制造工序已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，但它們只是彼此隔絕的數(shù)字孤島，我們?nèi)孕鑼⑦@些孤島自動(dòng)聯(lián)系起來，創(chuàng)造出全面的數(shù)字化價(jià)值鏈。一旦在若干傳統(tǒng)車間內(nèi)成功實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化生產(chǎn)控制過程，企業(yè)就有望在靠近客戶的地方進(jìn)行生產(chǎn)。在未來的全數(shù)字化生產(chǎn)鏈中，客戶與制造商之間的距離將不再是障礙。這是因?yàn)槌善凡考倪\(yùn)輸將被數(shù)據(jù)傳送所取代。數(shù)據(jù)能夠又快又安全地發(fā)送至任何地方，甚至世界上最偏遠(yuǎn)的角落。

但如果無法獲取數(shù)據(jù)呢？舉例來講，有些有著幾十年歷史的老工廠既沒有備件，也沒有數(shù)字化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。為了生成這些數(shù)據(jù)，相關(guān)人員可以對(duì)原部件進(jìn)行3D X光掃描，就像醫(yī)院的CAT掃描成像那樣。然后，這些新生成的數(shù)據(jù)集就可以用來控制采用增材制造技術(shù)的新部件的生產(chǎn)過程。這將為服務(wù)領(lǐng)域開創(chuàng)全新業(yè)務(wù)模式創(chuàng)造條件。Graichen表示：“當(dāng)金屬部件的打印變得像如今的紙張打印一樣普遍時(shí)，數(shù)字化幾何數(shù)據(jù)和制造數(shù)據(jù)將會(huì)變得比硬件更有價(jià)值。”