3D打印新应用：打造出世界效率最高燃气轮机GE 9HA

3D打印，学名“增材制造”(Additive Manufacturing)。顾名思义，传统的加工制造方法主要是 “减材制造”(Subtractive Manufacturing)，使用传统减材制造方法时，部件的复杂度直接影响流程的复杂度，复杂的形态会使开模难度加大、使用工具更加复杂、成本大幅上涨。

　　然而对于3D打印技术来说，由于其独特的分层成形原理，简单的形态和复杂的形态几乎可以一视同仁。只需有3D建模方案、合适的原料和3D增材制造仪器，就可以立刻打印部件;因为甩掉了模具，所以可以用较便宜的价格，制造出传统模具工厂无法制造出的设计;如果设计后续发生修改，只需修改设计3D建模方案，再次打印;3D打印的零部件出现损坏，甚至可以在破损处直接打印修补。

　　因此3D打印对工业制造的颠覆性可见一斑。经过三十余年的发展，3D打印早已走出象牙塔并脱离了极客的自娱自乐。打开某宝，搜索“3D打印”，从钥匙扣到冰淇凌，总有一款能满足你下一个七夕的备货需求。

　　但工业制造真正追求的，应该是所谓的“大音希声，大象无形”。侠之大者，为国为民，纵有千钧之力，隐忍而不发。真正值得赞颂千篇的3D打印，还当属铿锵的金属3D打印。主流的激光烧结技术下，零件在万千遍的烧结后打印成型，千锤百炼磨成一剑。

　　3D打印——契合现代工业的精密要求

　　被誉为“制造业皇冠上明珠”的燃气轮机到今天已经发展了大半个世纪，想要继续进步，需要近乎登峰造极的技术能力与想象力。在不断攀登巅峰的过程中，3D打印技术可谓横空出世，弥补了传统制造方法的局限。

　　举个例子，燃机界的翘楚——H级燃机，透平初温1500摄氏度，联合循环效率高达62.22%，极高的灵活性，超低的排放，人类百年工业文明的巅峰之作，就采拮了3D增材制造的精髓。

　　GE 9HA燃气轮机的核心部件之一——燃烧室燃料喷嘴和预混器就使用了3D增材制造工艺，微孔预混技术确保了GE低氮燃烧技术DLN2.6e的有效发挥，再结合众多同样尖端的技术，最终成就了法国布尚电厂9HA机组打破吉尼斯世界纪录的联合循环效率——62.22%。

　　“大音希声，大象无形”，莫过如此。

　　读到这里大家不要着急，这么好的东西，我大天朝怎么可能没有，很快，9HA燃气轮机将会落户天津军粮城。

　　3D打印究竟能成就多少的改变？我们以GE 9HA燃机中的燃料喷嘴为例(密集恐惧症患者注意，请快速滑动屏幕)

　　DLN2.6e 中3D打印制造的先进预混喷嘴(Advanced Premixer)：

　　密集的进气孔，让9HA在低氮燃烧技术DLN2.6E中实现了微孔预混和全预混燃烧，保证燃料与空气以更好的比例混合，实现启停过程全预混燃烧模式，不存在扩散火焰，满足超低氮氧化物排放(在最低负荷至30%的工况下仅有25ppm氮氧化物排放)，支持燃机快速增减负荷。

　　3D打印——成就全球最先进燃机

　　H级燃机体积庞大，GE的9HA燃机有约12米高(大概四层楼)，重约400吨(约两头蓝鲸)，在实际使用中，燃机本身还会有诸多“辅机”，以帮助充分回收废气余热等。除了体型庞大，零件众多，还需“辅机”兼容之外，发电行业还希望燃机24x7不间断工作，同时符合越发严苛的环保法规要求。这一切都需要H级燃机的设计与制造无限趋近完美——燃气轮机核心部件的精度误差最多几十微米。

　　GE 9HA燃机成为全世界效率最高的燃气轮机(没有之一)，其幕后功臣之一就是3D增材制造。

　　具体而言，3D打印技术在关键零部件上的充分应用，能够帮助GE 9HA燃气轮机的出力较传统制造方法增加了1%。不要小看这1%。GE在法国布尚电厂的9HA机组可以供给大约68万个法国家庭的用电需求，也就是说，在原有能耗不变的情况下，这两个部件将会把光明带给额外6800个家庭。

　　如今，法国、俄罗斯、巴基斯坦、日本等多国电厂已经开始部署9HA燃机。今年3月，哈电集团与GE签署了重型燃机合资协议，重点落实适合中国市场的9F级和9H级燃机的本地化制造;同月，哈电集团还将华电天津军粮城项目的9HA燃机合同授予了GE。预计到2018年二季度，该9HA机组就将交付，届时中国的电力用户也将有机会直接体验到3D打印技术为尖端发电设备带来的性能提升。

　　3D打印——一探究竟

　　让我们跟随流言终结者(Myth Busters)Adam Savage大神的脚步，来到GE在美国南卡罗莱纳州Greenville的3D打印工厂，一探燃机部件的3D打印，究竟是怎么一回事。