在美国大型制造业企业中,引进“3D”生产技术的趋势正日趋扩大。利用被称为“3D打印机”的方式,无需使用模具等,即可通过计算机进行设计,然后直接制造出产品。这种方式可以使用金属和陶瓷作为原材料,美国通用电气(GE)正在以此方式生产新一代喷气发动机的零部件。此外,福特也计划将这种方式全面应用于零部件设计。这将大幅减少从设计到生产的工艺和成本。
为了这种技术的普及,美国奥巴马政权也将提出扶持政策。对于因页岩气革命而出现回归趋势的美国制造业来说,这有望成为竞争力进一步强化的推动力。
3D打印的特征是利用设计数据可以直接制造立体产品。与利用计算机的设计数据制造模具的生产方法相比,不但节省了采购模具的时间和材料费等成本,而在进行产品的细微改进时,只需在修改数据后传送给“打印机”即可,设计的自由度将显著提升。据业内人士称,如果生产部超过100个的产品,使用3D打印机成本会更低。
在过去,能够使用的材料主要是树脂,技术方面存在限制,但到如今,金属和陶瓷也成为了可以使用的材料。因此,目前已经能够生产需要具备高精度和强度的汽车与飞机的零部件。
由于看好这种技术的前景,GE首先将生产与法国飞机发动机巨头斯奈克玛(SNECMA)共同开发的新一代喷气发动机“LEAP”的燃料喷嘴。LEAP发动机已经确定将用于美国波音的新一代小型飞机“737MAX”等,目前已经获得4300台以上的订单。
GE自大约5年前起就开始推进被称为“积层制造”的3D打印技术的研究。去年11月,收购了利用3D打印技术制造零部件的先驱——美国 Morris technology(莫里斯技术)。
通过由21个零部件构成的喷嘴的一体成型技术,仅需数日到数周时间即可生产出最终产品,而以往仅制作模具就需要数月。到2020年,约10万种喷气发动机零部件有望利用3D技术生产。“发电设备、医疗器械和铁路车辆等广泛的应用领域将纳入视野”(领导研发的技术总监克里斯汀•法斯图斯(音译))。
福特已经在配备于近期上市的商用面包车的3.5升排量新型发动机上采用利用3D技术试生产使用铝合金的铸模和刹车盘以及复杂弯曲的排气管等主要零部件的大部分的方式。在过去,向专业厂商采购和运送试制品需要花费数天时间的情况不在少数。
负责研发的常务董事皮姆•法德鲁嘉图(音译)指出,“最大的优势在于能够通过缩短时间来降低成本。虽然无法估计具体金额,但将是巨大的数字”。从小型车到卡车,各种车型的零部件设计将引入3D打印机。
波音、大型机械厂商霍尼韦尔国际(Honeywell International)以及汽车零部件巨头美国约翰逊控制公司(Johnson Controls)等正在积极致力于引进该技术。考虑到今后的全面普及,目前的课题是“培养技术人员”。对此,美国总统奥巴马在2月12日的国情咨文中提出,为了培育包含3D技术在内的尖端技术人才,将在全美15个地点建立支援设施。
(小川义也 纽约报道)
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