2026年6月11日，柏林Estrel酒店将举办第三届WAAMathon，这是唯一一场专注于电弧增材制造（Wire Arc Additive Manufacturing）的会议。

该活动由Berlin.Industrial.Group组织，汇聚了工程师和行业领袖，共同探讨工艺优化和物料处理的实际挑战。

尽管WAAM相对年轻，但它已达到一定成熟度，开始聚焦于真实案例以及将这些系统融入现有工业流程的方案。

今年议程的一大亮点是Sebastian Recke（GEFERTEC高级大客户经理）和René Liers（西门子能源WAAM项目经理）带来的演讲，题为“3D打印在备件和批量生产中的显著优势”。

以蒸汽涡轮叶片为核心案例，他们将追踪一个部件从最初的CAD/CAM设计到最终批量生产的全过程。

他们的见解清晰展示了WAAM如何被用于重新思考备件策略并提升制造效率。

René Liers表示，蒸汽涡轮叶片的传统制造严重受限于材料采购和材料利用率。

用于铣削扭曲定子叶片的平板原材料需从国际采购，由于供应链依赖，交货周期长达数月。

同时，叶片的复杂几何形状导致加工余量高达70%，造成大量材料浪费、较长的机床加工时间以及显著的刀具磨损。

早期评估过的粉床工艺等增材方案，对于该部件尺寸和所需产能而言过于缓慢且不经济。

WAAM则结合了高沉积速率、近净成形几何能力以及标准焊接丝材的易获取性，使其更适合工业化批量生产。

Sebastian Recke指出，主要挑战之一是将扭曲度极高的涡轮叶片几何形状转化为稳定且可重复的WAAM工艺。

与传统的切削加工不同，增材工艺需要CAD设计、CAM编程和工艺参数之间的紧密协调，以确保层间一致性和尺寸精度。

与此同时，结构完整性必须在初期得到验证。

由于缺乏现成的标准，工作流的开发与大量的验证措施并行推进，包括CT扫描、破坏性测试、冶金分析和化学成分验证。

得到的洞察被持续反馈至数字工作流和机床参数中，直到形成稳定、合格且适用于批量生产的工艺。

Liers表示，WAAM生产叶片的力学性能已通过漫长的鉴定阶段得到验证。

早期批次进行100%的CT检查以检测孔隙率，辅以硬度、抗弯强度的破坏性测试以及详细的冶金检查。

Recke称，基于这些结果，工艺参数得以系统化优化，最终形成了一种稳定的制造工艺，其在批量生产中的质量保证要求与铸造件相当。

如今，西门子能源可依赖抽检而非全检。

实际生产表明，WAAM制成的叶片满足蒸汽涡轮所需力学和材料要求。

Liers强调，决定性的里程碑是WAAM工艺完全适用于批量生产。

这包括在电弧机内建立可靠的自动化、确定稳定的参数组合，并通过初始批次生产中的全面检测和测试来验证工艺。

另一关键步骤是优化机床利用率。通过同时制造九个或十六个涡轮叶片，消除了空闲时间，并充分发掘了机床的产能。

如今，该工艺可基本无人值守，实行三班制运行，已交付超过3000片涡轮叶片，证明了其在工业量产尺度上的稳健性。

Recke表示，除了提前期和成本，WAAM还通过大幅降低材料需求对碳足迹产生显著影响。

传统制造中，半成品在初始加工阶段就已排放了不少温室气体，当高达70%的材料在后继切削中成为废料时，相关的CO₂等值被完全浪费。

通过将加工余量降至约20%，WAAM直接降低了所需原材料的用量，进而减少了内含的CO₂排放。

此外，使用标准焊接丝材替代国际采购的平板材料缩短了供应链。

综合这些效应，零件更换整体碳足迹得到了可量化的降低。

Liers指出，传统方式的交货期里，原料采购需要花费几个月，尤其是在国际市场采购平板材料时，这使得供应商难以灵活应对客户对缩短交货期的要求。

利用WAAM工作流，这些依赖项基本被消除。

标准焊丝材料供应充足，部件直接被制成近净形状。

结果，交货时间缩减了高达75%，无论是在新机组还是备件领域，响应速度都显著提高。

随着涡轮叶片成功实现批量生产，目光正投向那些WAAM可带来类似收益的其它部件。

特别是那些传统加工中材料浪费严重或采购周期较长的部件，成为潜在的优先生选。

与此同时，WAAM工艺也打开了仅靠减材制造无法实现的新设计空间。

西门子能源与GEFERTEC正在持续开发包括更高程度的自动化、在线质量监控，以及利用增材设计自由度制造未来高关键涡轮部件等技术方向。