3D打印船正在成為常規造船工藝

瑞典RISE研究院的增材制造科學家Emil Johansson剛剛發布了一個新項目，展示了功能齊全的全3D打印船只。這是多個項目中的一個最新成果，這些項目展示了基于笛卡爾或多軸機器人架構的新型大尺寸擠出系統，如何使3D打印船只的過程成為相當標準化（或至少可標準化）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，同時對活動進行了流媒體直播。3D打印的小船完美地在水面行駛。Johansson說：“這是一項通力合作的結晶，打印一艘船是我和我在瑞典RISE研究院的同事Lenny Tnnng、Jan Johansson多年來的夢想。通過與Cipax和Pioner boats的創新團隊一起，由Dag Eirik Thomassen和Lars Haugli領導，我們決定實現這一目標。”

在這種情況下，使用基于工業機器人的增材制造技術對船體本身進行3D打印，這項技術已經與ABB的Anders Spaak共同研究了多年。研究項目DiLAM的推進，是由Vinnova、瑞典能源署和Formas通過戰略創新計劃Produktion2030資助的。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。

最初，意大利的Livrea Yacht工作室可能是第一個提出3D打印整艘船只的想法的，基于他們使用增材制造技術制作新游艇設計原型的經驗。Livrea在LEHVOSS和Autodesk的支持下，創立了創業公司Ocore，開發出了一種機器人擠出技術，在西西里島能夠3D打印整個帆船的船體。

在2018年底，Livrea Yacht工作室在3D打印整個帆船船體上的成功，就被緬因大學和ORNL在美國完成的一項更令人印象深刻的項目所突破。這兩家資金雄厚的美國機構使用Ingersoll的大型3D打印機，制作了世界上最大的整個3D打印船只，這艘船目前總共擁有3項吉尼斯世界紀錄。這次，船是使用大型笛卡爾擠出系統3D打印的，使用了一種碳纖維增強尼龍復合材料。

隨后是MAMBO，這是第一款使用連續纖維復合材料的全功能3D打印船只，這次是由另一家意大利初創公司moi Composites開發的。他們與Autodesk公司合作開發和設計的船只，是使用連續玻璃纖維復合熱固性材料的多軸機器人擠出技術生產的。盡管就成本效益和速度而言，連續纖維擠出工藝可能還差得遠一些。但事實表明，短切纖維復合材料擠出系統在一次性打印中非常有效，可以打印非常大的結構，例如船只。這是一個巨大的成就，很明顯，在未來的幾年里，這將會成為船舶制造行業中廣泛應用的技術。

畢竟，增材制造技術具備直接從CAD中建造一次性產品（例如船只或小型游艇）的能力，而不必建造只使用一次的昂貴且耗時的模具，可以帶來非常直接和明顯的益處。

另一方面，另一家大幅面笛卡爾3D打印制造商Thermwood已經表明，3D打印技術也可以為用于游艇制造的模具制造帶來一些顯著的好處。這家公司從一個51英尺長的游艇船體模具上打印了多個部分，以展示單個船體模具如何足以制造更大的船只，例如游艇。測試模具的打印部分由Techmer PM的碳纖維增強ABS制成。在這種情況下，選擇ABS是因為其物理性能和與其他增強熱塑性塑料相比成本較低。

如果3D打印船只（制作小型、完整尺寸的整艘船）是3D打印最引人入勝的應用之一，3D打印在海事行業中最有價值的另一個應用，就是按需生產零配件。這對于海運業中的一些大的運營商而言，這正迅速成為一個非常有價值的高潛力業務領域。

AML3D，MX3D等大幅面金屬3D打印公司注冊了首批金屬3D打印海事備件應用案例。這兩種技術都是基于WAAM工藝，能夠以非常高的金屬沉積速率生產非常大的金屬零件。其他舉措包括，總部位于新加坡的Tytus3D公司也與運營商合作，貢獻了自己的金屬3D打印技術來開發海事應用。而在澳大利亞，本地公司SPEE3D則提供了其動能固化（冷吹粉末）金屬3D打印技術，用于為澳大利亞海軍生產零部件。

這只是其中的一部分案例。一些活躍在海運行業的大型公司，例如威廉森、蒂森克虜伯、尹森、瓦錫蘭、川崎重工，以及大型咨詢公司（例如DNV GL），正在進行大量投資，開發基礎設施，通過增材制造技術生產船只備件，在按需求定制和數字倉庫能力方面受益。

在諸如海運業這樣的行業中，船舶的使用壽命可達幾十年，儲存許多不同類型的非常大的零部件造成了重大的資金沉積。目前正在進行的是，蒂森克虜伯和威廉森正在合作，利用蒂森克虜伯在增材制造方面的深厚專業知識，以及威廉森的深厚海事專業知識，和在了解船隊管理者需求方面的持續的、直接的經驗，為大型海運公司提供按需增材制造生產配件的服務。

挪威船級社DNV GL已頒發證書，蒂森克虜伯的TechCenter增材制造公司成為全球第一家海事應用3D打印零件生產商，并獲得了DNV GL的制造商認可。作為海事和一般工業3D打印部件的認可供應商，蒂森克虜伯致力于繼續在海事業務中整合增材制造業務。