3D打印船正在成为常规造船工艺

2020-12-23 14:25 | 江苏激光产业创新联盟 船舷内外


瑞典RISE研究院的增材制造科学家Emil Johansson刚刚发布了一个新项目,展示了功能齐全的全3D打印船只。这是多个项目中的一个最新成果,这些项目展示了基于笛卡尔或多轴机器人架构的新型大尺寸挤出系统,如何使3D打印船只的过程成为相当标准化(或至少可标准化)的实践。

在这个应用案例中,研究人员于12月中旬在瑞典西海岸测试了一艘3D打印的摩托艇,同时对活动进行了流媒体直播。3D打印的小船完美地在水面行驶。Johansson说:“这是一项通力合作的结晶,打印一艘船是我和我在瑞典RISE研究院的同事Lenny Tnnng、Jan Johansson多年来的梦想。通过与Cipax和Pioner boats的创新团队一起,由Dag Eirik Thomassen和Lars Haugli领导,我们决定实现这一目标。”

在这种情况下,使用基于工业机器人的增材制造技术对船体本身进行3D打印,这项技术已经与ABB的Anders Spaak共同研究了多年。研究项目DiLAM的推进,是由Vinnova、瑞典能源署和Formas通过战略创新计划Produktion2030资助的。这是几年前开始的多个项目中的最新项目,当时整个海洋和海运行业已开始向增材制造技术开放,而不再仅限于一些基本的原型设计。

最初,意大利的Livrea Yacht工作室可能是第一个提出3D打印整艘船只的想法的,基于他们使用增材制造技术制作新游艇设计原型的经验。Livrea在LEHVOSS和Autodesk的支持下,创立了创业公司Ocore,开发出了一种机器人挤出技术,在西西里岛能够3D打印整个帆船的船体。

在2018年底,Livrea Yacht工作室在3D打印整个帆船船体上的成功,就被缅因大学和ORNL在美国完成的一项更令人印象深刻的项目所突破。这两家资金雄厚的美国机构使用Ingersoll的大型3D打印机,制作了世界上最大的整个3D打印船只,这艘船目前总共拥有3项吉尼斯世界纪录。这次,船是使用大型笛卡尔挤出系统3D打印的,使用了一种碳纤维增强尼龙复合材料。

随后是MAMBO,这是第一款使用连续纤维复合材料的全功能3D打印船只,这次是由另一家意大利初创公司moi Composites开发的。他们与Autodesk公司合作开发和设计的船只,是使用连续玻璃纤维复合热固性材料的多轴机器人挤出技术生产的。尽管就成本效益和速度而言,连续纤维挤出工艺可能还差得远一些。但事实表明,短切纤维复合材料挤出系统在一次性打印中非常有效,可以打印非常大的结构,例如船只。这是一个巨大的成就,很明显,在未来的几年里,这将会成为船舶制造行业中广泛应用的技术。

毕竟,增材制造技术具备直接从CAD中建造一次性产品(例如船只或小型游艇)的能力,而不必建造只使用一次的昂贵且耗时的模具,可以带来非常直接和明显的益处。

另一方面,另一家大幅面笛卡尔3D打印制造商Thermwood已经表明,3D打印技术也可以为用于游艇制造的模具制造带来一些显著的好处。这家公司从一个51英尺长的游艇船体模具上打印了多个部分,以展示单个船体模具如何足以制造更大的船只,例如游艇。测试模具的打印部分由Techmer PM的碳纤维增强ABS制成。在这种情况下,选择ABS是因为其物理性能和与其他增强热塑性塑料相比成本较低。

如果3D打印船只(制作小型、完整尺寸的整艘船)是3D打印最引人入胜的应用之一,3D打印在海事行业中最有价值的另一个应用,就是按需生产零配件。这对于海运业中的一些大的运营商而言,这正迅速成为一个非常有价值的高潜力业务领域。

AML3D,MX3D等大幅面金属3D打印公司注册了首批金属3D打印海事备件应用案例。这两种技术都是基于WAAM工艺,能够以非常高的金属沉积速率生产非常大的金属零件。其他举措包括,总部位于新加坡的Tytus3D公司也与运营商合作,贡献了自己的金属3D打印技术来开发海事应用。而在澳大利亚,本地公司SPEE3D则提供了其动能固化(冷吹粉末)金属3D打印技术,用于为澳大利亚海军生产零部件。

这只是其中的一部分案例。一些活跃在海运行业的大型公司,例如威廉森、蒂森克虏伯、尹森、瓦锡兰、川崎重工,以及大型咨询公司(例如DNV GL),正在进行大量投资,开发基础设施,通过增材制造技术生产船只备件,在按需求定制和数字仓库能力方面受益。

在诸如海运业这样的行业中,船舶的使用寿命可达几十年,储存许多不同类型的非常大的零部件造成了重大的资金沉积。目前正在进行的是,蒂森克虏伯和威廉森正在合作,利用蒂森克虏伯在增材制造方面的深厚专业知识,以及威廉森的深厚海事专业知识,和在了解船队管理者需求方面的持续的、直接的经验,为大型海运公司提供按需增材制造生产配件的服务。

挪威船级社DNV GL已颁发证书,蒂森克虏伯的TechCenter增材制造公司成为全球第一家海事应用3D打印零件生产商,并获得了DNV GL的制造商认可。作为海事和一般工业3D打印部件的认可供应商,蒂森克虏伯致力于继续在海事业务中整合增材制造业务。

 

 

 

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关键词: 3D打印


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