3D打印正在成為造船業(yè)的標準做法

導讀：3D打印技術幾乎在各個領域都有應用，而在造船領域正在成為一種標準的制造手段。

2020年12月22日，南極熊獲悉，瑞典RISE研究所科學家Emil Johansson剛剛公布的一個新項目，展示了一個功能齊全的3D打印船 。這個項目展示了新的大尺寸擠出系統(tǒng)，無論是基于笛卡爾或多軸機器人架構，使3D打印船成為一個相當標準化的實踐。

在這個應用案例中，研究人員于12月中旬在瑞典西海岸測試了一艘3D打印的摩托艇，同時進行了直播。這艘3D打印的船完美地處理了水的問題。Johansson說："打印一艘船是瑞典RISE研究所同事Lenny Tonnang、Jan Johansson和我多年來一直夢想的事情。我們與Cipax和Pioner船艇的創(chuàng)新團隊一起，在Dag Eirik Thomassen和Lars Haugli的領導下，決定將其實現(xiàn)。"

船本身是使用基于工業(yè)機器人的3D打印技術一體成型的，這項技術是研究人員與ABB公司的Anders Spaak合作多年的成果。這項工作是研究項目DiLAM的一部分，由Vinnova，瑞典能源署和Formas通過戰(zhàn)略創(chuàng)新計劃Produktion2030資助。

這是幾年前開始的多個項目中的最新項目，當時整個海洋和海運行業(yè)已開始向增材制造技術開放，而不再僅限于一些基本的原型設計。

△Livrea Yacht是最早使用先進的Windform材料來3D打印新游艇設計原型的工作室之一

從原型到3D打印船

一開始，意大利工作室Livrea Yacht可能是第一個設想3D打印整艘船的人，基于使用增材制造新游艇設計原型的經(jīng)驗，Livrea Yacht在西西里島成立了創(chuàng)業(yè)公司Ocore，開發(fā)能夠3D打印整艘帆船船體的機器人打印系統(tǒng)，并得到LEHVOSS和Autodesk的支持。

他們在2018年年底成功地3D打印了整個帆船船體，但在此前幾周，美國緬因大學和ORNL完成的一個更令人印象深刻的項目。這家資金雄厚的美國機構利用英格索爾的大型3D打印機，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項吉尼斯世界紀錄。這次船的3D打印采用了大型擠出系統(tǒng)，使用碳纖維增強尼龍復合造粒材料。

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開發(fā)。這艘船是與歐特克公司合作開發(fā)設計的，采用連續(xù)玻璃纖維復合材料熱固性材料的多軸機器人擠出工藝生產(chǎn)的。

雖然在實現(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，但斬斷纖維復合材料擠出系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)被證明在一次性打印非常大的結構（如船體）時，其效果不止于此。這是一個巨大的成就，現(xiàn)在看來，這將成為未來幾年船舶制造行業(yè)更廣泛采用的技術。

△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的模具 。另一方面，大幅面3D打印技術也能為船舶和海洋模具制造帶來好處。

另一家大幅面3D打印制造商Thermwood已經(jīng)通過3D打印51英尺長的游艇船體模具的幾個部分來證明這一點，以顯示單個船體模具可能足以制造更大的船只，如游艇。測試模具的打印部分由Techmer PM的碳纖維增強ABS制成。選擇ABS是因為它的物理性能和相對于其他增強型熱塑性塑料的成本較低。

從3D打印船到零配件

如果說3D打印船是3D打印最迷人的應用之一，那么增材制造在海運行業(yè)最有價值的應用之一就是按需生產(chǎn)備件。目前，這已經(jīng)迅速成為海運業(yè)一些非常大的運營商非常有價值和高潛力的業(yè)務領域。

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用案例。這兩項技術都是基于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也貢獻了自己的金屬3D打印技術，與運營商進行聯(lián)合行業(yè)項目合作，開發(fā)海事應用。在澳大利亞，當?shù)毓�司SPEE3D將金屬3D打印技術提供給澳大利亞海軍生產(chǎn)備件。

△使用SPEE3D技術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，都在進行大量投資，以開發(fā)通過增材制造生產(chǎn)船舶備件的基礎設施，并受益于按需和數(shù)字倉庫能力。

在海運業(yè)這樣一個船舶壽命長達數(shù)十年的領域，存儲多種不同類型的超大備件帶來了巨大的經(jīng)濟挑戰(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域的深厚專業(yè)知識，以及威爾赫森公司在船隊需求方面的專業(yè)知識和直接經(jīng)驗，為大型海事行業(yè)運營商提供按需的增材制造生產(chǎn)服務。

蒂森克虜伯公司的TechCenter Additive Manufacturing成為世界上第一家獲得DNV GL制造商認可的海事應用3D打印部件生產(chǎn)商。作為海事和一般工業(yè)3D打印部件的認可供應商，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。


編譯自：3dprintingmedia