3D打印正在成為造船業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)做法

導(dǎo)讀：3D打印技術(shù)幾乎在各個(gè)領(lǐng)域都有應(yīng)用，而在造船領(lǐng)域正在成為一種標(biāo)準(zhǔn)的制造手段。

2020年12月22日，南極熊獲悉，瑞典RISE研究所科學(xué)家Emil Johansson剛剛公布的一個(gè)新項(xiàng)目，展示了一個(gè)功能齊全的3D打印船 。這個(gè)項(xiàng)目展示了新的大尺寸擠出系統(tǒng)，無(wú)論是基于笛卡爾或多軸機(jī)器人架構(gòu)，使3D打印船成為一個(gè)相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)踐。

在這個(gè)應(yīng)用案例中，研究人員于12月中旬在瑞典西海岸測(cè)試了一艘3D打印的摩托艇，同時(shí)進(jìn)行了直播。這艘3D打印的船完美地處理了水的問(wèn)題。Johansson說(shuō)："打印一艘船是瑞典RISE研究所同事Lenny Tonnang、Jan Johansson和我多年來(lái)一直夢(mèng)想的事情。我們與Cipax和Pioner船艇的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)一起，在Dag Eirik Thomassen和Lars Haugli的領(lǐng)導(dǎo)下，決定將其實(shí)現(xiàn)。"

船本身是使用基于工業(yè)機(jī)器人的3D打印技術(shù)一體成型的，這項(xiàng)技術(shù)是研究人員與ABB公司的Anders Spaak合作多年的成果。這項(xiàng)工作是研究項(xiàng)目DiLAM的一部分，由Vinnova，瑞典能源署和Formas通過(guò)戰(zhàn)略創(chuàng)新計(jì)劃Produktion2030資助。

這是幾年前開(kāi)始的多個(gè)項(xiàng)目中的最新項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)整個(gè)海洋和海運(yùn)行業(yè)已開(kāi)始向增材制造技術(shù)開(kāi)放，而不再僅限于一些基本的原型設(shè)計(jì)。

△Livrea Yacht是最早使用先進(jìn)的Windform材料來(lái)3D打印新游艇設(shè)計(jì)原型的工作室之一

從原型到3D打印船

一開(kāi)始，意大利工作室Livrea Yacht可能是第一個(gè)設(shè)想3D打印整艘船的人，基于使用增材制造新游艇設(shè)計(jì)原型的經(jīng)驗(yàn)，Livrea Yacht在西西里島成立了創(chuàng)業(yè)公司Ocore，開(kāi)發(fā)能夠3D打印整艘帆船船體的機(jī)器人打印系統(tǒng)，并得到LEHVOSS和Autodesk的支持。

他們?cè)?018年年底成功地3D打印了整個(gè)帆船船體，但在此前幾周，美國(guó)緬因大學(xué)和ORNL完成的一個(gè)更令人印象深刻的項(xiàng)目。這家資金雄厚的美國(guó)機(jī)構(gòu)利用英格索爾的大型3D打印機(jī)，創(chuàng)造了世界上最大的整艘3D打印船，目前這艘船共擁有3項(xiàng)吉尼斯世界紀(jì)錄。這次船的3D打印采用了大型擠出系統(tǒng)，使用碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合造粒材料。

另外一艘3D打印船是MAMBO，這是第一艘使用連續(xù)纖維復(fù)合材料的全功能3D打印船，由另一家意大利創(chuàng)業(yè)公司moi Composites開(kāi)發(fā)。這艘船是與歐特克公司合作開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，采用連續(xù)玻璃纖維復(fù)合材料熱固性材料的多軸機(jī)器人擠出工藝生產(chǎn)的。

雖然在實(shí)現(xiàn)必要的成本效率和速度方面，連續(xù)纖維擠出工藝可能還有些距離，但斬?cái)嗬w維復(fù)合材料擠出系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)被證明在一次性打印非常大的結(jié)構(gòu)（如船體）時(shí)，其效果不止于此。這是一個(gè)巨大的成就，現(xiàn)在看來(lái)，這將成為未來(lái)幾年船舶制造行業(yè)更廣泛采用的技術(shù)。

△moi Composites公司的MAMBO連續(xù)纖維3D打印船

能夠直接從CAD中制造出一次性的產(chǎn)品，如船或小型游艇，而不需要制造昂貴而耗時(shí)的模具 。另一方面，大幅面3D打印技術(shù)也能為船舶和海洋模具制造帶來(lái)好處。

另一家大幅面3D打印制造商Thermwood已經(jīng)通過(guò)3D打印51英尺長(zhǎng)的游艇船體模具的幾個(gè)部分來(lái)證明這一點(diǎn)，以顯示單個(gè)船體模具可能足以制造更大的船只，如游艇。測(cè)試模具的打印部分由Techmer PM的碳纖維增強(qiáng)ABS制成。選擇ABS是因?yàn)樗�的物理性能和相�?duì)于其他增強(qiáng)型熱塑性塑料的成本較低。

從3D打印船到零配件

如果說(shuō)3D打印船是3D打印最迷人的應(yīng)用之一，那么增材制造在海運(yùn)行業(yè)最有價(jià)值的應(yīng)用之一就是按需生產(chǎn)備件。目前，這已經(jīng)迅速成為海運(yùn)業(yè)一些非常大的運(yùn)營(yíng)商非常有價(jià)值和高潛力的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

AML3D和MX3D等大型金屬3D打印公司已經(jīng)發(fā)布了一些金屬3D打印海事備件的首批應(yīng)用案例。這兩項(xiàng)技術(shù)都是基于WAAM工藝，能夠生產(chǎn)出非常大的金屬零件，金屬沉積率非常高。新加坡公司Tytus3D也貢獻(xiàn)了自己的金屬3D打印技術(shù)，與運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行聯(lián)合行業(yè)項(xiàng)目合作，開(kāi)發(fā)海事應(yīng)用。在澳大利亞，當(dāng)?shù)毓�司SPEE3D將金屬3D打印技術(shù)提供給澳大利亞海軍生產(chǎn)備件。

△使用SPEE3D技術(shù)打印的鋁青銅螺旋槳

這只是冰山一角。一些活躍在船舶行業(yè)的大型企業(yè)，如威廉姆斯、蒂森克虜伯、Yinson、Wartsila、川崎重工，以及DNV GL等大型咨詢集團(tuán)，都在進(jìn)行大量投資，以開(kāi)發(fā)通過(guò)增材制造生產(chǎn)船舶備件的基礎(chǔ)設(shè)施，并受益于按需和數(shù)字倉(cāng)庫(kù)能力。

在海運(yùn)業(yè)這樣一個(gè)船舶壽命長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的領(lǐng)域，存儲(chǔ)多種不同類型的超大備件帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)。特別是，蒂森克虜伯公司和威爾赫森公司正在合作，利用蒂森克虜伯公司在增材制造領(lǐng)域的深厚專業(yè)知識(shí)，以及威爾赫森公司在船隊(duì)需求方面的專業(yè)知識(shí)和直接經(jīng)驗(yàn)，為大型海事行業(yè)運(yùn)營(yíng)商提供按需的增材制造生產(chǎn)服務(wù)。

蒂森克虜伯公司的TechCenter Additive Manufacturing成為世界上第一家獲得DNV GL制造商認(rèn)可的海事應(yīng)用3D打印部件生產(chǎn)商。作為海事和一般工業(yè)3D打印部件的認(rèn)可供應(yīng)商，蒂森克虜伯旨在繼續(xù)將快速成型制造融入其海事業(yè)務(wù)。


編譯自：3dprintingmedia