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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

湖南艾欧曼自动化设备有限公司转载：“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，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：“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*梦想。通过数字建模，试误几乎是*。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*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*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*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。

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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。

澎湃新闻记者注意到，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，工作间采用了数字化管理系统，只需少量人力操作。

走近自动工作的打印机，透过泛出绿光的玻璃窗口，可以看到4个绿色光点正沿着特定的路径，在一层白色的粉末上快速移动，留下凝固成型的银灰色金属图案。接着，工作平台向下降低一级，一条金属片扫过整个平台，重新铺满白色粉末，进行新一层的金属图案绘制。

佩森介绍道，打印的每一层金属厚度大约在0.02mm到0.04mm之间，比头发丝还细。正在打印的这个燃气轮机零件，共由9000多层构成。算法可以检测每一层出现的漏洞，然后实现自我修正。