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 探訪西門子瑞典芬斯蓬工廠：3D打印革命下的燃氣輪機制造

湖南艾歐曼自動化設備有限公司轉載：“3D打印重新定義了制造業。千百年來，制造業是一種減法：拿到原材料，車銑刨磨，去除多余的部分，終成型；3D打印則讓制造業變成了一種不斷添加原材料的加法。”西門子瑞典芬斯蓬工廠CEO漢斯˙霍姆斯特龍（Hans Holmstrom）向澎湃新聞記者介紹起這項技術時，充滿了一種他自稱為“工程師的激動”的情緒。

從“減法”到“加法”的比喻，點出了3D打印的本質：增材制造（Additive Manufacturing, AM），即在數字化 3D 設計數據的基礎上逐層制造零部件的生產工藝。

芬斯蓬工廠自2009年開始嘗試，將增材制造用于燃氣輪機的原型設計、維修和生產。西門子提供的數據顯示，增材制造使生產資源減少了63%，維修速度提升60％，交貨期縮短50%。

不過，比起生產和維修，霍姆斯特龍更看重增材制造對加快原型設計的影響：“重要的不是更快地制造，而是更快地設計。這簡直是工程師的*夢想。通過數字建模，試誤幾乎是*。重復一百次失誤，你就可能有一次大收獲。”

芬斯蓬與燃氣輪機

燃氣輪機是以連續流動的氣體帶動葉輪高速旋轉的內燃式發動機。重型燃氣輪機是大型天然氣發電廠的核心裝備，也是*難制造的機械裝備之一，其核心關鍵技術為西門子、GE等制造業*掌握。

芬斯蓬這座人口不過萬余的瑞典東約特蘭省小城，與燃氣輪機產業有著超過一個世紀的淵源。芬斯蓬向東半小時車程，是東部港口城市北雪平，有“瑞典的曼徹斯特”之稱。

西門子芬斯蓬工廠生產或組裝的上百噸重的燃氣輪機，包括銷量超過325臺的SGT－800，會被整體裝車，運向北雪平港，從波羅的海出發，輸往世界各地的客戶。

這個區域是瑞典工業化起源地之一。16世紀，德格爾家族看中了芬斯蓬的森林和河流資源，在山上一塊巖石裸露的平地建立工廠，為*生產大炮和炮彈。1913年，芬斯蓬工廠開始生產渦輪機，工廠幾易其主，但渦輪機產業始終不變。迄今為止，芬斯蓬工廠售出超過800臺燃氣輪機，2300臺蒸汽輪機，其中95%的產品向100多個國家出口。

西門子于2003年收購工廠，成為北雪平和芬斯蓬大的私營雇主。芬斯蓬市中心人口只有數千，而西門子工廠雇傭了3300員工，將近一半為當地人。

在芬斯蓬工廠，澎湃新聞記者看到身穿黃色安全服的工人正在組裝大小各異、處于不同裝配階段的燃氣輪機。據介紹，芬斯蓬工廠負責生產功率從15MW到50MW（1MW=1000KW）的中型燃氣輪機，即從SGT-500到SGT-800的5個型號。此外，英國生產的更小功率SGT-300和SGT-400，以及北美生產的航改型燃氣輪機 Industrial Trent 60，也會運至芬斯蓬工廠成套。

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工人正在組裝燃氣輪機

2016年2月，西門子投資2000多萬歐元，將芬斯蓬一處遷出的學校改造成了西門子工業型燃氣輪機3D打印研發基地和工廠，負責燃氣輪機零部件的快速原型設計、快速維修和快速生產。2016年7月，3D打印零件開始商業化制造。

3D打印燃氣輪機零件：技術和挑戰

走進芬斯蓬西門子工業型燃氣輪機3D打印研發基地和工廠，多處裝修和陳設還保留著原先學校的痕跡。只有每個房間擺放著的大大小小、五顏六色的燃氣輪機模型在不斷地點題。霍姆斯特龍介紹道，這里將會進行較大的改造，以適應對3D打印的后續投入和規模擴充。

燃氣輪機模型

而穿上安全服、戴上護目鏡才能進入的工作間，又是另一種畫風。工作間大致分為原型設計、打印、維修和后期處理四個區域，共配有12臺3D打印機，由德國EOS公司生產。

澎湃新聞記者注意到，在3D打印機全天候工作時，工作間幾乎沒有工作人員。芬斯蓬工廠產品經理安德斯˙佩森（Anders Persson）解釋道，工作間采用了數字化管理系統，只需少量人力操作。

走近自動工作的打印機，透過泛出綠光的玻璃窗口，可以看到4個綠色光點正沿著特定的路徑，在一層白色的粉末上快速移動，留下凝固成型的銀灰色金屬圖案。接著，工作平臺向下降低一級，一條金屬片掃過整個平臺，重新鋪滿白色粉末，進行新一層的金屬圖案繪制。

佩森介紹道，打印的每一層金屬厚度大約在0.02mm到0.04mm之間，比頭發絲還細。正在打印的這個燃氣輪機零件，共由9000多層構成。算法可以檢測每一層出現的漏洞，然后實現自我修正。