3D打印行业透视@Formnext的本期被采访对象是GE Arcam EBM 的CEO Karl Lindblom 先生。

左：Karl Lindblom, GE Arcam EBM CEO; 右： Korinna Penndorf, 3D科学谷联合创始人

About Formnext

Q1. 贵公司Formnext展会上有哪些亮点？

A：Arcam EBM 在本届Formnext 展会中的亮点是高通量的电子束熔融增材制造系统-Arcam EBM Spectra H，这款设备用于处理高温合金材料的加工，并避免出现裂纹。不仅是性能的提升，这款设备的构建体积也扩大了，Spectra H将能够在超过1000°C的温度下生产更大的零部件。从技术的角度来看，我们正在提高生产率和可靠性。

GE展台@Formnext

 Arcam EBM 提供端到端的增材制造解决方案，我们拥有自己的工程服务-AddWorks，增材制造设备以及金属粉末材料和软件，我们也提供3D打印服务。Arcam EBM是一家从材料、设备、工艺、设计等多维度掌握增材制造技术的公司，因此我们能够帮助客户完成从最初设计到投入3D打印运行的完整解决方案，这也是Arcam EBM的市场竞争力。

About Business

Q2. 在您的公司，今年的3D打印业务与去年相比的业绩是怎样的？

A：市场分析数据表明，增材制造行业正在以23%-24％的速度增长，我们的业务也是与这个情况相吻合的，今年，我们的业务得到了稳步发展。

About Challenges

Q3. 当前贵公司3D打印相关的业务所面临的主要挑战是什么？

A：我认为总的来说，挑战来自于3D打印技术从研究探索走向工业化的过程。 许多公司、用户已经在这项技术上进行了多年的研究探索，现在他们必须要进入到下一个阶段了，那就是将3D打印技术应用于批量生产。

 在走向批量生产的过程中，3D打印企业需要与制造业用户合作。这也是Arcam EBM 非常重视的事情，并且Arcam EBM已经为帮助制造业用户实现3D打印批量生产积累了充分的人力和经验。

前期的积累也是企业的一项巨大投资，实现量产是对投资的一种回报。

Q4. 关于3D打印行业的发展，您怎么看待2018年的发展情况，您觉得站在行业发展的角度，今年主要的发展以及障碍有哪些？

A：增材制造技术已在航空航天和医疗等有着严格审核要求的行业中得到了发展，但我们现在看到了更广阔的应用市场，比如说汽车行业等其他制造领域也开始重视3D打印技术，他们对3D打印技术的接受度也越来越高。

与制造业用户的深入合作，将3D打印技术从研究探索阶段推动至生产阶段是非常关键的，也是3D打印企业未来几年所面临的挑战。我们需要做的不仅是帮助他们制造现有的零件，还需要帮助他们重新设计零件，并针对他们的需求进行增材制造设计优化，帮助他们以最有效的方式开展增材制造的生产，帮助用户完成验证过程，为他们提供专业的培训，以帮助他们以专业的方式运行和操作3D打印设备，最终帮助他们实现生产。

About the future of AM

Q5. 您个人或者您公司对与未来5年增材制造行业的发展看法如何？

A：从行业角度看，现在市场上有众多3D打印企业，未来将会出现公司之间的整合。

从技术角度和工业化角度来看，我认为我们未来应为制造业用户提供的更多的是完整增材制造解决方案。ArcamEBM 将结合打印前解决方案、先进的3D打印设备，以及后处理工艺，在未来5年为制造用户提供基于产品制造的解决方案。

我认为未来5年3D打印技术将能够实现向工业化的转变，这一技术的竞争力将得到提升。

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之前，3D科学谷介绍过美铝分拆出的下游业务的公司Arconic,Arconic的主要业务包括金属粉末生产、3D 打印、热等静压、锻造、铸造、机加工、质量检测。本期，我们一起来看几家国际上的知名打印服务公司，尤其是位于美国的Sintavia，来感受专业级的打印服务，设备只是其中的一环，完整的工艺链很重要。

Sintavia专注于粉末床选择性激光熔化技术，其打印设备包括SLM Solutions 280HL 400W双激光头, EOS M290 400W, Concept Laser M2 400W,和一台Arcam Q20+。Sintavia擅长Inconel 718合金、Inconel 625合金、铝、钛、钴铬合金、不锈钢等金属粉末的打印。

作为材料特性实验室的服务代表，Sintavia使用当今最先进的设备，提供全面的机械检测能力。典型的机械检测属性包括弹性、抗张强度、延伸率、硬度、断裂韧性、抗冲击性、蠕变、应力断裂和疲劳极限实证。

Sintavia的冶金分析实验室是全球最先进、最高端的实验室之一。Sintavia提供全系列的金相制备能力，包括分割、装配、研磨、抛光和蚀刻。公司自身所具有的这一能力对于原料和指标开发至关重要。

我们知道，为了将其业务链补充完整，美铝已经在密歇根的Whitehall投资了2千多万美元用来提高对3D 打印的金属零部件后处理中热等静压的能力。Sintavia采用的是Quintus Technologies 热等静压（HIP）技术，通过热等静压和热处理技术能够消除零件中对疲劳寿命产生影响的孔隙，从而提高钛合金和高温合金3D打印零部件的材料性能。

通过引进这些设备，在打印服务的开始，Sintavia与客户一起确定合适的参数，从而提升工作质量，并带来零件的高速生产。Sintavia打造的一站式服务包括设计、粉末分析、打印、CT扫描、金相分析、力学测试等。在这方面，Sintavia通过了AS9100 certified和ISO 17025/ANAB认证。

Sintavia目前的业务主要专注于为全球航空航天和国防制造商提供OEM零部件的增材制造生产。Sintavia的业务还扩展到能源、汽车、发电领域。

针对于铝合金的加工，Sintavia开发出了完整的端到端的参数体系，Sintavia通过专有工艺来打印F357铝粉末，从而满足航空航天和汽车行业对低密度、良好的加工性和热传导元件的需求。Sintavia的总裁兼首席运营Doug Hedges 认为航空航天和汽车行业对于铝硅合金的需求正在上升，Sintavia的综合制造能力使的F357铝合金的制造更加快速，并且达到或超过行业的严格验证参数要求。

Sintavia独家的铝合金加工工艺是一整套的体系，不仅包括预构建材料分析，还包括后期热处理和压力消除，从而能够生产出高达125%的设计强度，精密度达100%。通过常温、高温强度验证，以及零度以下的温度验证，Sintavia能够快速生产出满足要求的铝件。

在这里，Sintavia是3D打印服务商打造一站式服务能力的一个经典代表，国际上知名的3D 打印服务商可以说是各具特色，各有千秋。美国3D打印服务商Proto Labs在北卡罗来纳州的卡瑞建造了一个7000多平方米的大型工厂。Proto Labs制造服务的一个特点是用来驱动公司整体工作流程的自动化软件。整个的工作流程依赖于一个“数字线”，连接业务的每一个方面，从报价生成到打印再到运输标签和发送订单都实现自动化的管理工作。

另外一家德国公司FIT，配备了15台SLM Solutions的设备以及3台EOS的设备来加工铝合金和超合金材料。工厂内部通过高度自动化来提升效率，包括粉末的上下料装置，供粉装置通过工厂上方的管道贯穿起来，当然在增材制造领域运用数字制造是具有颠覆力量的，但同时也是高度复杂的。

还有一家德国公司Materials Solutions，已被西门子控股85%。Materials Solutions擅长高温合金的加工，包括镍基，铁－镍基，钴基合金。通过严格控制关键过程的变量和工艺窗口，产生了可重复的生产过程，带来非常稳定的材料性能和零件的几何形状。

越来越多的OEM要求缩短交货周期，从而提升他们的制造业供应链质量。对于端到端的速度，数据的安全性，和质量的一致性，这些都给3D打印服务商带来了挑战，而3D打印服务商在面临着前所未有的机遇的同时，也在精益制造领域不断为自己设立新的标杆，从而获得竞争优势。

3D打印服务商几乎都是一路交着高昂的“学费”而达到目前的状态的，这些“学费”打造了服务商的核心竞争力，那就是对于系统、工艺、材料、后处理、质量检测的konw-how。3D打印服务商必须了解整个流程链，只有在整个工艺链上多处用力，才能在每个点上获得比别人领先的学习曲线，而领先就意味着竞争力。

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GE,一个谦卑又野心勃勃的企业，纽约证交所股票市值2782亿美元，最新的财务数据显示年销售收入1219亿美元，年毛利润321亿美元。的确，千亿美元的市值让整个3D打印行业站在GE面前都颇显局促不安，根据Wohlers报告，2015年3D打印的设备与材料销售金额为24亿美金，其中15亿美金为打印设备，7.7亿美金是增材制造材料的销售。

而14亿美元的高调天价收购意味着什么？我们拿一组数字做比较，看一下各国政府对增材制造的研发的投资金额：加拿大政府1900万加拿大币，英国政府1470万英镑，中国政府4500万美金，新加坡5年内投入4亿美金，德国投入2460万美金，美国3.9亿美元。

通过一系列的数字对比，我们很容易感受到14亿美金，不可谓不凶猛，在强势资金横扫一切的气场之下，GE这样的举措对3D打印设备厂商来说意味着什么？是祝福还是恐吓？3D打印行业该如何看到这家事情？本期，3D科学谷行业分析师与谷友一起来分享，关于市场竞争与行业发展的喧嚣背后，有哪些值得关注的key points。

产业链整合

GE自2010年就进入了增材制造领域，并累计投资了15亿美金，目前有300多台工业级打印设备。与2012年，GE还收购了位于美国辛辛那提的Morris Technologies工程技术服务公司以及Rapid Quality manufacturing以加深对3D打印技术的驾驭能力，该收购还使得GE有能力为LEAP引擎生产3D打印喷油嘴，并为一些军用发动机生产零件。

图片：GE通过收购打印服务商加速对3D技术的驾驭能力

对于GE来说，由于本身投资了大量的3D打印设备用于生产，其对3D打印设备的收购可以说是下游用户企业进入上游设备供应商市场的一个产业链整合。GE进入增材制造领域背后的驱动力是其巨大的喷气发动机业务，而其动力涡轮机和医疗业务与SLM Solutions和Arcam的设备相关性很大。

就喷气发动机业务来说，到2015年2月，GE获得了8000多个引擎订单，每个需要19个3D打印的喷油嘴，GE为了满足加工需求，在Auburn, Alabama开设工厂，到2020年将生产10万个喷油嘴。

图片：GE通过3D打印的喷油嘴，从原来20个零件变为1个零件

从产业链的整合角度上，GE通过收购Arcam和SLM Solutions将为其未来10年在打印设备的采购方面还需要购买大约1000台金属3D打印机，这一收购为GE节约30亿到50亿美金的费用。

而这个消息对于其他金属3D打印设备厂商来说具有并非利好的一面，拿金属3D打印行业领导者EOS来说，根据IDTechEx的数据，当前GE的喷油嘴是钴铬钼合金，通过EOS的M-280设备制造出来，并通过HIP后处理工艺使得喷油嘴更加紧实。而在选择EOS之前，GE对 SLM Solutions, Concept Laser和Phenix（属于3D Systems）的设备都做过测试。GE买了大约44%的EOS设备，而SLM Solutions大约只占1%，下一步GE的新投资如果变为倾向于SLM Solutions的设备，考虑到GE未来新增的1000台的采购量，这或将对EOS的销售产生一定影响。

图片：GE的高压涡轮叶片与喷油嘴

就金属3D打印行业来说，IDTechEx预测选择性金属融化打印设备将保持22%的年复合增长率，到2020年达到9.11亿美金的市场规模，而Arcam这样的EBM设备到2020年达到2.45亿美元的市场规模。GE是自惠普进入3D打印领域以来的第二家财富全球500强企业进入3D打印设备领域，与惠普进入到3D打印领域类似，GE对于产业链的整合对于其他3D打印设备厂商来说是否意味着游戏规则的重新制定？ 3D科学谷认为这是肯定的。

GE, 变为3D设备厂商一员

除了将设备用于自身产业链下游的生产需求，GE也将拥有3D打印设备的供应能力，也就是说GE成为3D打印设备厂商中的一员。或许用3D打印设备的一员来称呼GE已经过于低调，介于SLM Solutions与Arcam是世界范围内四家最大的金属3D打印设备厂商中的两家，GE要做金属3D打印领域领导者的势头强烈。

关于此次收购，GE还声称希望2020年3D打印业务将实现年10亿美金的销售收入。当然，3D科学谷认为与IDTechEx预测的2020年金属3D打印市场规模的总金额11.56亿美金相比，市场的蛋糕不可能被GE一家吃掉，GE这一10亿美元的打印设备销售目标是建立在什么基础上的？

图片：GE在仿生力学方面的探索

3D科学谷认为以GE的风格并不做无准备的预测，或许GE看到了我们还没有看到的应用前景和潜力。从GE的研发轨迹来看，GE不仅仅通过金属3D打印来制造喷油嘴，还制造高压涡轮叶片。同时，GE在轻量化和仿生力学结构方面做出了不断的探索，3D科学谷认为这些项目的成功都让GE看到了金属3D打印在重塑航空航天制造工艺方面的潜力和前景。

值得一提的是，GE在日本有家工厂通过松浦的混合增材制造设备来修复能源零件。即便是节约外采设备成本，GE没有对包括混合增材制造设备这些其他的3D打印技术首先采取收购行动，或许更加佐证了3D科学谷的判断：GE看到了基于粉末床铺粉3D打印技术不被外人所知的前景。

图片：GE研发的仪器测头，更好性能、更长使用寿命、更低生产价格

另一方面，对于金属3D打印技术本身的发展，GE认为该技术正在走向成熟。GE增材制造负责人Greg Morris说GE将在2到3年内提高3D打印的速度，他们希望达到现在速度的100倍，甚至更高，比起两三年来说，这或许要花费更多的时间。3D科学谷认为从这个角度看，金属3D打印应该存在技术上的跳跃，这好比手机从普通到智能手机的跳跃。或许，在GE看来，在技术未完全成熟之前下手，从发展的角度来看，目前出售付出的价格还是相对低的。如此说来，收购两家3D打印企业，不管是从产业链布局的战略角度上，还是从投资的角度上看，GE有可能两方面都赚到了。

图片：星号处是目前3D行业所在技术成熟阶段

而如果完成这个跳跃，那么加之材料的配合以及价格的合理化，金属3D打印势必进入规模生产领域，如此说来，GE的14亿美金收购或许是精明而审慎的举动，并非天价。

对于其他的3D打印设备厂商来说，GE作为一个巨人与他们竞争，的确将带来非常大的压力，尤其是GE本身是用户，通过自身下游的应用发展需求，不断反哺设备的研发，无论是资金方面还是know-how方面，其收购的设备品牌都获取了其他企业难以获得的优势。

其他3D设备企业如何应对？GE突入其来的颠覆原来仅局限于同行之间的相互竞争，对于其他3D设备企业来说无疑是措手不及的，而新的竞争格局是否意味着GE只是拉开兼并收购大幕的一员？更多的行业兼并将发生？让我们拭目以待！

从短期来看，GE的进入对其他3D设备企业带来了积极的一面，对3D打印设备的收购预期使得行业股票普涨，周一3D Systems (DDD)、Stratasys (SSYS)、 ExOne  (XONE)、Voxeljet (VJET)、 Materialise  (MTLS) 公司的股价上涨了3.8%到7.9%.

根据Wohlers Associates的统计，2015年市场上的工业级3D打印机约有62家。随着GE的进入，这个行业的玩家数量将变得更多，还是更少？3D科学谷与谷友共同拭目以待！

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从形态来说主要包括丝材、粉末和液态材料，其中粉末材料约在所有材料市场的27%， 而金属粉末约占粉末材料的67%的市场份额。

各家眼中的Top 5

关于3D打印材料的市场份额，不同的市场研究公司有着自己的结论，之前有研究机构对3D打印粉末材料的排名为山特维克Osprey，Carpenter粉末，GKN Hoeganaes，Arcam，LPW Technology。

近日，市场研究公司Technavio发布了一份2016年到2020年全球3D打印材料的市场研究报告，预测全球3D打印材料市场的年复合增长率超过25%，并列出了市场中的前五大供应商。

尽管目前塑料3D打印材料占据了整个市场的50%份额，但是金属的增长率将超过塑料材料的增长率，在未来几年里金属材料的市场占有率将稳步上升。

以下是这五大供应商（排名按照字母顺序）

Arcam
Arcam所收购的AP&C公司，生产金属粉末，粒径分布小，包括钛及其他活性金属以及镍基高温合金和铌等高熔点合金，专为增材制造以及其他粉末冶金技术（MIM，涂层，热等静压）定制。粉末纯度高（无杂质，低氧化条件下熔化），球形度高，伴生颗粒非常少。具有出色的流动性和表观密度、振实密度。主要服务对象为生物医疗和航空航天工业，产品畅销20余个国家。

EOS

EOS于1989年创立，总部位于德国，是增材制造（AM）行业中以设计为导向的数字化制造解决方案的技术和市场领导者。EOS提供全套的解决方案包括材料、系统和设备、培训、材料管理和质量管理。其粉末材料的代表产品包括：

-EOS Aluminum AlSi10Mg：适合航空航天和赛车应用的轻金属
-EOS Aluminum AlSi10Mg/200°C：适合航空航天和赛车应用的轻金属
-EOS CobaltChrome MP1：用于生物医学与工程应用的高温合金
-EOS CobaltChrome SP2：一个牙科用合金
-EOS MaragingSteel MS1：用于机械工程、模具领域的高性能钢

Hoganas

瑞典赫格纳斯产品运用的领域包括: 粉末冶金零件，为每种零件和工艺提供最适合的粉末，其最著名的是铁基金属粉末。

赫格纳斯铁粉在化学、冶金领域的应用非常广泛。比如塑料的生产、作为其他金属生产的强化剂等，也用于化工产品的循环利用以及农业和制药等行业。赫格纳斯高品质镍基、钴基和铁基表面热喷涂粉末，能改进高耐磨零件的性能并延长其使用寿命。

Sandvik

山特维克Osprey的金属粉末在全球市场占有率最高(据MarketsandMarkets统计），Osprey开发了一系列适用于所有增材制造的气雾化金属粉末，包括：选择性激光烧结、熔渗、选择性激光熔融、电子束熔炼、直接金属沉积、激光工程化净成形。

山特维克Osprey现在供应的市场领域包括用于航空航天工业的镍基超合金，用于医疗行业的钴合金、不锈钢，用于快速模具的马氏体实效钢、工具钢。山特维克Osprey气雾化粉末产品包括不锈钢、工具钢、低合金钢、铜和青铜合金、齿科合金和医疗合金、超合金等预合金粉末。

另外，Osprey只是山特维克集团的一个业务分支，山特维克集团投入巨资在位于瑞典山特维肯的3D打印技术研发中心上，正在招聘研究和开发3D打印技术金属材料的核心员工。

Solvay

作为全球聚酰胺工程塑料的专家，索尔维工程塑料在过去60年里致力于研发、生产和销售面向汽车等领域的Technyl品牌全系列高性能塑料产品。

用工程塑料替代传统的金属材料，其最终的目的还是解决汽车的轻量化问题。索尔维工程塑料所制出的3D打印样件包括发动机周边零件、门把手套件、刹车踏板等不同种类和功能的汽车零部件，已经在很大程度上为汽车轻量化提供解决方案。

当然这些只是市场占有率，3D科学谷的谷友中不乏材料技术爱好者，也有着他们所喜欢的材料品牌，之前的一份调研中，谷友们喜爱的材料包括英国的LPW Technology ，美国的Carpenter，瑞典的山特维克Osprey，德国的TLS以及英国的ALPOCO。

可以说市场占有率归市场占有率，适当的关注一下即可，选择什么样的材料还是遵循适合的就是最好的原则。

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这件3D打印的镍金属结构件是一件直径1.5米、厚0.5米的前轴承座，含有48个翼面。据劳斯莱斯公司介绍，将之用于发动机内部的结果就是使发动机变得更轻、能产生更多的动力。但劳斯莱斯并没有明确表示何时会将这种尺寸的3D打印部件用于工业级的制造。“我们不希望为其限定一个日期。”劳斯莱斯负责未来计划和技术的总工程师Alan Newby说：“在决定正式将其用于制造之前，我们在它的可扩展性上面还有很多工作要做。”

劳斯莱斯公司并不是3D打印的新手。实际上，早在五年前它已经将3D打印用于产品部件的原型和维修。两年前，劳斯莱斯公司宣布，它正在考虑使用3D打印制造其飞机发动机轻质部件。

目前，这家总部位于英国Derby的公司正在与来自谢菲尔德大学的专家和瑞典工业级3D打印机制造商Arcam合作制造大型3D打印部件。

在3D打印的帮助下，这些零部件的制造速度加快了很多。“对于航天工业来说，3D打印能够戏剧化地缩短其生产周期。以前客户下了订单之后往往要在18个月后才能交付。在使用了3D打印之后，这些生产任务就能很快完成。”劳斯莱斯公司技术战略负责人Henner Wapenhans说。“即使它需要一个星期来打印，这仍然快了很多。”

劳斯莱斯的竞争对手GE航空集团也已经开始使用直接金属激光烧结（DMLS）3D打印技术制造更先进的燃油喷嘴，这些燃油喷嘴主要用于未来的商业喷气发动机，包括GE9X等。GE公司宣称，直接金属激光烧结制造的部件比传统加工技术制造出来的更强、更轻。

工业互联网：用软件激发硬件的潜力//////

“通过使用美国通用电气（GE）的软件分析数据，大幅缩减了燃油费。”意大利航空（Alitalia）主管燃油管理的副总裁Alessandro Loddo欣喜地说道。运营145架飞机、单月执行1.6万个航班的欧洲大型航空公司通过使用GE开发的软件，一年节约了1500万美元的燃油成本。GE利用的是每架意航飞机上配备的数百个传感器。这些传感器收集发动机的运转情况、温度和耗油量等许多数据，利用软件进行分析。通过与飞行计划进行比对，提供效率更好的操控方法。

“着陆时，通过调整主翼上襟翼的控制方法，可以减少燃油消耗”、“通过改变下降时的速度，燃效还可以更好”。软件通过对海量数据进行分析，精准地给出理想的操控方法。为大幅削减燃油成本做出了贡献。
操控飞机的行家里手原本应该是航空公司。GE作为飞机发动机制造商，提出建议似乎“越权”。在过去，根本无法想象航空公司会向GE虚心求教。然而现如今，世界各地的航空公司接二连三地成为了GE的客户。包括美国的美国航空（American Airlines）、联合航空（United Airlines）、达美航空（Delta Air Lines）以及中东的阿提哈德航空（Etihad Airways），马来西亚的亚洲航空（AirAsia）在内，总数已经达到了约30家。

航空公司为何趋之若鹜？这是因为在全球民用飞机发动机市场上掌握逾6成份额的GE通过收集全球飞机的飞行数据，积累了大量的技术经验。
GE软件副总裁Bill Ruh介绍说：“在签订长期维护协议时，我们一定会要求加入条款，使GE可以访问飞机上包括发动机以外部分在内的全部数据”。过去，这些海量数据除了用来检测飞机异常，并没有其他用武之地。而GE却认为“在这些数据中隐藏着‘金山’”。如果利用软件分析全世界飞机的数据，运用得到的知识改善航空公司的效率，将会孕育出巨大的商机。

站在销售飞机发动机的制造商的立场上，这是一次商务模式的大转型。GE过去一直专注于改进发动机材料、改善燃烧效率等硬件方面的性能提升，以及更换部件、维修等维护服务。但通过结合数据和软件，硬件即便相同，效率也能实现飞跃。GE正在快速普及这种过去无法想象的新模式。借软件之力激发硬件沉睡的实力，使客户的价值最大化——这正是GE首席执行官（CEO）杰夫·伊梅尔特为之倾注热情的工业互联网的根本。伊梅尔特强调说：“工业互联网将为工业设备领域带来革命性冲击。”虽然平均到1家航空公司，改善燃效的经济效益1年仅为几十亿日元左右，但对于整个行业，估计将会起到显著的效果。按照GE的估算，假设利用软件可以使燃油成本降低1％，那么，整个航空行业15年将节约成本300亿美元。

GE的软件活跃的舞台不只是提高燃效。该公司还在通过源源不断推出帮助航空公司解决课题的软件赢得客户。发现飞机发动机故障前兆的软件就是一个例子。使用这种软件可以对传感器收集到的飞行中的发动机数据进行分析。诊断故障风险，在可能发生问题的情况下提前着手解决。

“机制与防范非法使用信用卡的系统类似。从未在海外刷卡，刷卡金额从未超过5000美元的人如果在海外高额购物，就会鸣响警报。工业设备的故障预测也采用了相同的理论”。GE与美国埃森哲合资成立的数据分析服务公司Taleris的比尔·拉达特（音译）这样介绍说。GE还开发出了在航班延迟和取消时，向航空公司提供帮助的软件。当遇到大雪等恶劣天气时，这种软件将计算出成本最低的飞行路径、燃油补给地和机组配置。

GE的工业互联网举措并不局限在航空行业。GE把自己拥有的发电涡轮、医疗器械、铁路等多样化的产品接入网络并收集数据。利用软件进行分析，将结果运用到了提高运营效率和优化之中。

先进制造业：活用3D打印机，变身“微型工厂”//////
在机械、汽车、基础设施等所有“物”接入互联网的时代，为了掌握主导权，众多IT企业都在大力开发软件技术。GE要想形成差异，除了软件之外，硬件的制造技术也需要更上一层楼。

“IT企业对于硬件的理解总是存在缺失。GE在竞争中拥有实际从事工业设备制造的优势”（伊梅尔特CEO）。因此，GE提出了“先进制造业”的概念。意在活用3D打印机、材料技术、新生产系统，推动制造的发展。其象征是3D打印机在生产中的大规模活用。GE公司对3D打印技术的应用不仅局限于零部件原型制造，而是已经启动了量产部件的生产。

“3D打印技术可以使飞机发动机涡轮的重量减少2成”。2014年，GE旗下的意大利飞机部件制造商Avio Aero开发出了活用3D打印机的划时代技术。这项技术能够大幅减轻涡轮叶片的重量。Avio Aero与瑞典Arcam公司合作，使用EBM（电子束）增材制造技术，实现了对重量约为通常材料一半的轻量合金“钛铝”的加工。

美国波音的新机型“787梦想客机”和“747-8”配备的GE主力发动机将采用这种部件，开展验证实验。6月，在坐落于美国俄亥俄州皮布尔斯一座小山丘上的GE喷气式发动机室外试验场，悬挂在巨型实验装置上的新型发动机“LEAP”发出了阵阵轰鸣。LEAP是欧洲空中客车公司的新一代客机“A320neo”等即将配备的发动机，配备了3D打印机制造的约20个燃油喷嘴。通过使用3D打印机一体成型，焊接次数减少到5分之1，耐久性则提高到了过去的5倍。

构筑贴近客户的生产体制//////

GE飞机发动机部门首席执行官大卫·乔伊斯（David Joyce）自信地表示，“飞机发动机最重要的是可靠性和耐久性。我们对活用3D打印机制作的部件充满了信心”。

利用3D打印机进行量产的优点不只是耐久性的强化和轻量化。在成本方面也大有好处。不仅可以省去熟练技工手工焊接的操作，还不需要铸造部件必不可少的模具。除此之外，切削金属时产生的碎屑也比较少，能够起到节约材料的作用。GE正在全公司范围推广3D打印技术。2014年11月下旬，该公司在美国康涅狄格州开设先进制造业实验室。着手使用3D打印机开发与电力相关的新产品。该公司于2014年夏季，斥资200亿日元在印度中部的马哈拉施特拉邦投建的生产发电涡轮等部件的工厂也将采用3D打印机。

在GE描绘的蓝图中，生产革新的未来是“微型工厂”构想。到那时，网络化的小规模工厂将分布在世界各地，活用3D打印机和机器人等尖端技术，在客户的身边快速开发、生产客户需要的产品。比方说，飞机发动机和发电涡轮是在高温、高压的恶劣环境下使用，因此磨损剧烈。如果客户身边的小型工厂能在需要的时候，提供需要的维修部件，不仅可以令客户满意，还可以减少库存风险。

(来源：中国新能源网)

采用常规方法切削的碳纤维厚度为5~7微米，难以挤入被送入熔融沉积成形(FDM)设备中的0.25英寸直径的热塑性长丝。橡树岭国家实验室已经开发出一种生产直径小于500毫微米纤维的方法。

沉积科学和技术小组领导者Chad Duty称，这些纳米纤维被切削得足够小，能够混入FDM原材料中，但却有足够高的长度直径比率，以达到相辅相成的效果。与6000系列铝材料优势相当是可能的。

将增强型纤维注入原材料中是实现航空航天大型零件——60~100英尺零件3D打印的关键。橡树岭国家实验室呼吁这种增材制造采用广泛区域合作，并已经与洛克希德·马丁公司和一家设备制造商开发此能力，最初生产低成本磨具，但最终要打印结构，如大型无人机的机翼。

拉乌称，采用3D打印的大型零件可能会出现变形，因为有些区域因冷却率不同导致厚度不同，这是增材制造面临的核心技术挑战。将13%切削的碳纤维添加到热塑性颗粒原料，其强度可提高2倍，刚性可提高4倍，并能阻止材料冷却时零件的变形。

橡树岭国家实验室的下一步工作是，与设备供应商合作建造一个独立的设备原型，可实现塑料零件打印，把零件加工成最终形状，并对其碳纤维束架构进行重新包裹，以生产大型结构组件。

橡树岭国家实验室先进制造项目主任克雷格·布鲁表示，“我们与设备制造商合作，因为OEMs在其整个供应基地中想要这种技术。”

来源：中新网

金属材料的3D打印制造技术之所以难度大，是因为金属的熔点比较高，涉及到了金属的固液相变、表面扩散以及热传导等多种物理过程。需要考虑的问题还包括，生成的晶体组织是否良好、整个试件是否均匀、内部杂质和孔隙的大小等等。另外，快速的加热和冷却还将引起试件内较大的残余应力。为了解决这些问题，一般需要在多种制造参数配合，例如激光的功率和能量分布、激光聚焦点的移动速度和路径、加料速度、保护气压、外部温度等等。

在所有金属合金中，钛合金尤其受到重视。因为钛合金密度低、强度高、耐腐蚀、熔点高，所以是理想的航天航空材料。但是由于钛合金硬而且脆，所以不宜用切割和铸造的方式来成型。反而是由于它导热率低，在加热时热量不会发散引起局部变形，比较适合利用激光快速成型技术。最后，钛合金材料价格高，利用3D打印技术能够在减轻飞行器重量的同时节省原材料的成本。

激光成型的零件在静态力学性能上不比锻压的差，但由于加工时间很长，外界扰动会造成宏观结构上不均一，疲劳性能上还存在差距。让我们来看一下目前在世界上占有一席之地的这些金属增材制造设备：

德国的EOS, EOS是金属增材制造领域的领导者，通过使用高能量的激光束再由3D模型数据控制来局部熔化金属基体同时烧结固化粉末金属材料并自动地层层堆叠以生成致密的几何形状的实体零件。这种零件制造工艺又叫作直接金属激光烧结技术Direct Metal Laser-Sintering（DMLS）。通过选用不同的烧结材料和调节工艺参数，可以生成性能差异变化很大的零件，从具有多孔性的透气钢，到耐腐蚀的不锈钢再到组织致密的模具钢（强度优于铸造或锻造）。这种离散法制造技术甚至实现直接制造出非常复杂的零件，避免了用铣削和放电加工，为设计提供了更宽的自由度。

德国的Concept Laser，在激光融化技术领域处于领先地位的是德国Concept Laser公司，该公司拥有LaserCUSING®技术专利。Concept Laser 主打的X系列1000R工业级3D打印平台，在构建尺寸在在激光熔融金属加工领域中是最大的。X系列3D打印平台用于汽车和航空航天大尺寸部件的快速制造（相对而言）。

美国的Sciaky，Sciaky于2009年开发了一种新型的电子束直接生产技术（Electron Beam Direct Manufacturing, EBDM ),可使用的金属材料包括钛、钽、不锈钢和因科镍合金等。普通的电子束成型技术跟选择性激光烧结技术（SLS）类似，只是用高能电子束代替了激光来烧结铺在工作台的金属粉末，从而使物体成型。而Sciaky公司的技术独到之处则在于：它将打印材料直接送进打印头，用电子束在直接在机头熔融并打印材料。所以Sciaky公司的EBDM技术可以说是一滴一滴的打印金属物品的，其物品制作的精度和质量都非常高，更关键在于它基本不产生任何废料，节省了大量的原材料——考虑到金属的价格，这对降低成本有非常大的作用。

英国的雷尼绍（Renishaw)，雷尼绍的激光熔融快速成型技术是使用高能光纤激光直接根据3D CAD生产高密度金属零件的创新型制造工艺。零件由各种微细金属粉末在严格控制的空气环境中经过完全熔化后制成，熔化制造时金属层厚度从20~100μm不等。

西安铂力特，C919大型民用客机翼身组合体静强度研究试验首项试验在中航工业强度所阎良新区121试验室所顺利完成。首项试验为偏航机动100%限制载荷试验，试验加载平稳协调、载荷准确，约束点的载荷反馈结果与理论计算相符。翼身组合体静强度测试的顺利通过，意味着铂力特公司制造的大型合金激光成形件的各项性能指标满足航空标准，得到了专家和客户的一致认可。

美国的3D Systems：3D Systems作为世界上市值最大的3D打印公司，使用的是用激光烧结金属粉末层的技术，可用的材料包括不锈钢、钛、钴铬合金及工具钢等。在40余种的产品型号中，直接金属制造的打印机产品仍属少数。3DSystems在2013年7月份以1500万美元收购了法国的PhenixSystems（EPA:ALPHX）81%的股份。这家公司2000年成立，所提供的3款3D打印设备的技术路线也是通过激光来烧结层层铺叠的金属粉末，金属粉末利用自己公司的专利技术生产，包括不锈钢、非铁合金和贵金属等，同时也可以使用SINT-TECH公司提供的马氏体钢和铬钴合金粉末。除了机械零部件外，所制造的设备还可应用于生产无镍钴铬的假牙。

瑞典的Arcam：Arcam是一家瑞典企业，于1997年成立，在NASDAQOMX斯德哥尔摩上市（STO:ARCM），该公司采用的是电子束快速成型技术而非激光快速成型。与激光相比，电子束的能量更大，因此融化金属粉末的速度更快；对于表面反光的零件，电子束更有优势；另外，电子束的能量转换效率高，更节省能源。总体而言，制造出的零件质量更高。但是，电子束的缺点在于需要在真空环境中使用，比起激光所需要的惰性气体保护，要求更为复杂；电子束枪的使用没有激光器方便。主要针对的是航天工业和外科整形市场，同时提供多种型号的钛合金粉末和钴铬合金粉末。在外科整形市场上，ArcamAB公司自2007年以来，在全球已提供了3万件以上的植入物。

美国的Exone：Exone（NASDAQ:XONE）成立于2005年，提供两种增材制造系统，分别用来打印砂模和金属零件，技术分别起源于德国一家叫做Generis和MIT。砂型的尺寸最大能够做到1800×1000×700mm，而金属的尺寸能够做到780×400×400mm。其所采用的是最早被称作“3D打印”的技术，即用喷头在砂型或者金属粉末中打印粘接剂，扫描成型。对于金属材料，将打印出的模型去掉多余部分，然后在炉中加热去除粘接剂，同时融化金属粉末使之粘结，必要时进行二次加热去除材料中的空隙。除了沙子和金属外，还可以制作玻璃制品。

另外，美国的DM3D,武汉滨湖机电，湖南华曙等

值得重视的是传统的CNC机加工设备厂商也先后进入到增材制造领域，包括如下：

德国的DMG: 德马吉森精机LASERTEC 65 3D在5轴数控加工中心上开发组合激光沉积焊接的AM（增材制造）功能。适合加工的金属粉体材料包括不锈钢、难切削材料因康镍合金（镍基合金的一种）等。设备适用于飞机零部件和医疗设备零部件相关的复杂工件（加工对象物）制造与修理。激光沉积焊接采用2千瓦二极管激光，数控铣削加工和激光加工可完全自动切换，相当于传统数控加工和3D打印增材制造的结合，用增材制造的方法在一台机床上把形状“堆积”起来，再用数控加工的方法进行轻切，把多余的不符合精度要求的物料切除。

日本沙迪克公司（Sodick）：沙迪克于2014年7月16日宣布开发出了使用金属材料加工的3D打印机“OPM250L”，将于2014年10月开始销售。这款打印机采用金属光成型复合加工方法，将利用激光熔融凝固金属粉末的沉积成型与基于切削加工的精加工组合在一起。沙迪克已就这种加工技术与松下签署了授权协议，同时还在自主开发相关技术，已申请了5项专利。

日本的马扎克（Mazak)：Integrex i-400am采用的是激光烧结增材制造方法，光纤激光热源熔化金属粉末，熔覆头（即喷嘴）通过读取CAD定义的模型来熔融材料，该系统还可以加入不同类型的金属对象，可以修复现有的磨损或损坏的部件尤其象修复航空涡轮叶片，可以极大的节约成本。在数控机械加工方面，INTEGREX I-400AM提供了完整的5轴功能可以轻松地处理固态坯料或铸件、圆形零件，高异形零件和棱柱零件，以及那些经过增材制造处理之后的零件。

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由3D科学谷资料整理

在橡树岭国家实验室的研究人员以及科学家用Arcam EBM系统增材制造铅合金零件，“我们现在可以控制材料特性，这将改变金属部件的未来，” 研究人员说，“这个新的制造方法，需要我们从被动的反应设计变成主动设计。我们可以生产更致密的金属零件，并且更轻。可以使得交通运输和能源生产更节能，例如应用到汽车和风力涡轮机轻量化。”

用镍基合金打印金属零部件允许团队控制打印各种元素，成功修改金属部分凝固纹理。研究人员形容为“金属增才制造的突破性进展”，通过控制工艺和熔体的三维打印模型，在微观尺度上，他们可以决定金属的晶粒取向。

对于那些不熟悉EBM技术，它与选择性激光烧结类似，将高速电子束流的动能转换为热能作为热源来进行金属熔炼的一种真空熔炼方法。在高真空条件下，阴极由于高压电场的作用被加热而发射出电子，电子汇集成束，电子束在加速电压的作用下，以极高的速度向阳极运动，穿过阳极后，在聚焦线圈和偏转线圈的作用下，准确地轰击到结晶器内的底锭和物料上，使底锭被熔化形成熔池，物料也不断地被熔化滴落到熔池内，从而实现熔炼过程，这就是电子束熔炼原理。

这一成功背后是意大利的Avio公司（通用电气航空的子公司），与Arcam AB打印机的合作，最即用电子束作为其能量源逐层融化金属粉末。GE的工程师则使用3千瓦的电子枪加速电子束熔化粉末状铝化钛。电子枪的功率比目前用于打印金属零件的激光束强10倍，用于加工钛合金叶片，而钛铝合金的叶片可以减少20％的涡轮重量。另外，3D增材制造还应用于喷油嘴的制造。

第一次测试飞行持续了三个小时，在一份声明中说，发动机表现很好，并在不同的海拔高度完成多个空气动力学测试。“这是一个全面的测试，测量发动机的性能，及可操作性，在接下来的几周，将测试失速裕度和声学。”首席试飞员Steven Crane说：“LEAP引擎像一个真正的老队员，表现出色。”

试飞是在CFM历史上最广泛的认证体系的一部分，其中包括几十个地面试验和飞行试验发动机，LEAP引擎在发动机的发展标志着一个新的里程碑。共三个版本：喷气发动机的LEAP-1A计划在2016投入服务，在2015年投入LEAP-1B，在2018投入LEAP-1C。LEAP-1A配套于新的空中客车320neo 而LEAP-1B用于波音737MAX，LEAP-1C用于中国商飞C919。