3D打印正在成为造船业的做法有哪些？

3D打印技术几乎在各个领域都有应用，而在造船领域正在成为一种标准的制造手段。

2020年12月22日，南极熊获悉，瑞典RISE研究所科学家Emil Johansson刚刚公布的一个新项目，展示了一个功能齐全的3D打印船 。这个项目展示了新的大尺寸挤出系统，无论是基于笛卡尔或多轴机器人架构，使3D打印船成为一个相当标准化的实践。

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，同时进行了直播。这艘3D打印的船完美地处理了水的问题。Johansson说："打印一艘船是瑞典RISE研究所同事Lenny Tonnang、Jan Johansson和我多年来一直梦想的事情。我们与Cipax和Pioner船艇的创新团队一起，在Dag Eirik Thomassen和Lars Haugli的领导下，决定将其实现。"

船本身是使用基于工业机器人的3D打印技术一体成型的，这项技术是研究人员与ABB公司的Anders Spaak合作多年的成果。这项工作是研究项目DiLAM的一部分，由Vinnova，瑞典能源署和Formas通过战略创新计划Produktion2030资助。

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。


从原型到3D打印船

一开始，意大利工作室Livrea Yacht可能是第一个设想3D打印整艘船的人，基于使用增材制造新游艇设计原型的经验，Livrea Yacht在西西里岛成立了创业公司Ocore，开发能够3D打印整艘帆船船体的机器人打印系统，并得到LEHVOSS和Autodesk的支持。

他们在2018年年底成功地3D打印了整个帆船船体，但在此前几周，美国缅因大学和ORNL完成的一个更令人印象深刻的项目。这家资金雄厚的美国机构利用英格索尔的大型3D打印机，创造了世界上最大的整艘3D打印船，目前这艘船共拥有3项吉尼斯世界纪录。这次船的3D打印采用了大型挤出系统，使用碳纤维增强尼龙复合造粒材料。

另外一艘3D打印船是MAMBO，这是第一艘使用连续纤维复合材料的全功能3D打印船，由另一家意大利创业公司moi Composites开发。这艘船是与欧特克公司合作开发设计的，采用连续玻璃纤维复合材料热固性材料的多轴机器人挤出工艺生产的。

虽然在实现必要的成本效率和速度方面，连续纤维挤出工艺可能还有些距离，但斩断纤维复合材料挤出系统现在已经被证明在一次性打印非常大的结构（如船体）时，其效果不止于此。这是一个巨大的成就，现在看来，这将成为未来几年船舶制造行业更广泛采用的技术。

能够直接从CAD中制造出一次性的产品，如船或小型游艇，而不需要制造昂贵而耗时的模具 。另一方面，大幅面3D打印技术也能为船舶和海洋模具制造带来好处。

另一家大幅面3D打印制造商Thermwood已经通过3D打印51英尺长的游艇船体模具的几个部分来证明这一点，以显示单个船体模具可能足以制造更大的船只，如游艇。测试模具的打印部分由Techmer PM的碳纤维增强ABS制成。选择ABS是因为它的物理性能和相对于其他增强型热塑性塑料的成本较低。



从3D打印船到零配件

如果说3D打印船是3D打印最迷人的应用之一，那么增材制造在海运行业最有价值的应用之一就是按需生产备件。目前，这已经迅速成为海运业一些非常大的运营商非常有价值和高潜力的业务领域。

AML3D和MX3D等大型金属3D打印公司已经发布了一些金属3D打印海事备件的首批应用案例。这两项技术都是基于WAAM工艺，能够生产出非常大的金属零件，金属沉积率非常高。新加坡公司Tytus3D也贡献了自己的金属3D打印技术，与运营商进行联合行业项目合作，开发海事应用。在澳大利亚，当地公司SPEE3D将金属3D打印技术提供给澳大利亚海军生产备件。

这只是冰山一角。一些活跃在船舶行业的大型企业，如威廉姆斯、蒂森克虏伯、Yinson、Wartsila、川崎重工，以及DNV GL等大型咨询集团，都在进行大量投资，以开发通过增材制造生产船舶备件的基础设施，并受益于按需和数字仓库能力。

在海运业这样一个船舶寿命长达数十年的领域，存储多种不同类型的超大备件带来了巨大的经济挑战。特别是，蒂森克虏伯公司和威尔赫森公司正在合作，利用蒂森克虏伯公司在增材制造领域的深厚专业知识，以及威尔赫森公司在船队需求方面的专业知识和直接经验，为大型海事行业运营商提供按需的增材制造生产服务。

蒂森克虏伯公司的TechCenter Additive Manufacturing成为世界上第一家获得DNV GL制造商认可的海事应用3D打印部件生产商。作为海事和一般工业3D打印部件的认可供应商，蒂森克虏伯旨在继续将快速成型制造融入其海事业务。