【編者按】3D打印技術(shù)短時(shí)很難在造船業(yè)廣泛應(yīng)用镇防，但長(zhǎng)期將對(duì)傳統(tǒng)造船業(yè)產(chǎn)生革命性影響。

3D打印技術(shù)作為“第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志”，被認(rèn)為是推動(dòng)新一輪工業(yè)革命的重要契機(jī)碗昭。隨著“智能制造”和“工業(yè)4.0”概念的提出，3D打印技術(shù)在船舶制造領(lǐng)域的應(yīng)用也成為熱議話(huà)題膊向。

本文運(yùn)用文獻(xiàn)研究法和觀察法体笨，以3D打印技術(shù)將給制造業(yè)帶來(lái)的沖擊為切入點(diǎn)，綜合分析3D打印技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀糙娃，認(rèn)為3D打印技術(shù)短時(shí)很難在造船業(yè)廣泛應(yīng)用烧啊，但長(zhǎng)期將對(duì)傳統(tǒng)造船業(yè)產(chǎn)生革命性影響。

主流的3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)是快速成形技術(shù)的一種憎抡，也叫作增材制造端杂。基本原理是通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)或者掃描等做好3D模型腹忽；按照某一坐標(biāo)軸切成無(wú)限多個(gè)剖面来累，然后一層一層打印出來(lái)，并按原來(lái)的位置堆積到一起窘奏，形成一個(gè)實(shí)體的立體模型嘹锁。其工藝流程一般分為三步，即三維建模着裹、產(chǎn)品成型和成品后處理领猾。

目前有十幾種切實(shí)可行的快速成形技術(shù)，但幾乎所有技術(shù)都基于以下三種基本原理骇扇。

一是摔竿，通過(guò)擠壓打印噴頭來(lái)形成鑄件或半液體材料。最常見(jiàn)的方法是擠壓不斷流出的熱塑性塑料，這種熱塑性塑料在離開(kāi)打印機(jī)噴頭的時(shí)候迅速凝固成型继低。目前市場(chǎng)上存在的“熔融沉積成型”熬苍、“塑料噴印”、“熔絲建脑蹋”柴底、“熔絲制造”或“熔融沉積法”都是屬于這種原理的產(chǎn)物，只是因?yàn)橹R(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題而叫法不同盔雷。

二是牺闪，通過(guò)使一種不常見(jiàn)的被稱(chēng)作“感光性樹(shù)脂”的液體變成固體從而形成物理層。這種液體暴露于激光或其他光源中時(shí)會(huì)變硬篱汤，如“光固化快速成型工藝”扼漓、“感光性樹(shù)脂噴射”、“多噴頭建牧逶剑”和“噴墨感光性樹(shù)脂”醒屠。

三是，通過(guò)逐層粘合一種不常見(jiàn)的精細(xì)粉末來(lái)制作模型驻碟。這種“顆粒狀材料的粘合”既可以通過(guò)噴射液體膠水或粘合每一粉末層達(dá)到仪从，又可以通過(guò)激光或其他熱源來(lái)熔化粉末顆粒來(lái)形成。如“粘合劑噴射技術(shù)”卸禽、“選擇性激光燒結(jié)技術(shù)”潜狭、“定向能量沉積技術(shù)”和“電子束熔煉技術(shù)”。

另外還有“分層實(shí)體制造技術(shù)”洪稿，是通過(guò)使用激光切割器將紙張谭央、塑料或金屬箔粘合在一起，再利用供給設(shè)備把材料推到制作平臺(tái)上疟位，用輥（通常是加熱的）在薄板上碾壓瞻润，最后位于上方的激光在薄板上切割出物體層輪廓，然后降低制作平臺(tái)甜刻。此過(guò)程不斷重復(fù)绍撞，直至打印完成整個(gè)物體。然而提供此技術(shù)的企業(yè)已經(jīng)停業(yè)得院，而且其他幾家生產(chǎn)此技術(shù)打印機(jī)的制造商也陸續(xù)離開(kāi)3D打印市場(chǎng)傻铣，因此該技術(shù)被認(rèn)為已經(jīng)消亡。

3D打印技術(shù)現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)的應(yīng)用可分為工業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)兩種祥绞。1986年非洲，美國(guó)3DSystems成立，兩年后推出了第一款工業(yè)化的“3D打印”設(shè)備——SLA-250蜕径，短短幾年形成了巨大的市場(chǎng)两踏。3D打印設(shè)備用戶(hù)由原來(lái)為自己的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)服務(wù)的大企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)败京，迅速拓展至中小企業(yè)甚至是3D打印的個(gè)人愛(ài)好者。目前梦染，全球有兩家3D打印機(jī)制造巨頭——3DSystems和Stratasys冒侧，均為美國(guó)上市企業(yè)。作為工業(yè)級(jí)3D打印領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)啼厌，兩家企業(yè)拓展下游領(lǐng)域岛盗、加強(qiáng)軟件與解決方案投入以及行業(yè)整合匆罗，產(chǎn)品范圍小到生物血管终于，大到飛機(jī)鈦合金主承力構(gòu)件。隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展记辖，目前全世界已有越來(lái)越多的廠(chǎng)商進(jìn)入3D打印領(lǐng)域禁脏，如德國(guó)的Voxeljet和美國(guó)的ExOne等中小型3D打印制造商。3D打印技術(shù)的應(yīng)用也從最初的科研研究延展到醫(yī)學(xué)苗圃、服裝谣泄、建筑、加點(diǎn)惫饲、機(jī)械制造和工業(yè)造型等領(lǐng)域褂圣。

隨著全球3D打印技術(shù)的成熟，3D打印市場(chǎng)步入高增長(zhǎng)裤础。Canalys預(yù)計(jì)到2018年3D打印機(jī)的市場(chǎng)銷(xiāo)售額可達(dá)到162億美元（包括打印機(jī)懊悯、材料和相關(guān)服務(wù)），呈現(xiàn)40%～50%的年均高速增長(zhǎng)率梦皮。JuniperResearch預(yù)計(jì)中國(guó)3D打印機(jī)和相關(guān)的材料市場(chǎng)規(guī)模將從目前的7500萬(wàn)美元增加至2018年的12億美元炭分，呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，至2018年占全球市場(chǎng)的份額增長(zhǎng)至7.4%（見(jiàn)表1）剑肯。

3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)

相對(duì)于傳統(tǒng)的材料去除捧毛，也就是切削加工技術(shù)，3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是不需要傳統(tǒng)的刀具和夾具以及多道加工工序让网，即可快速精密地造出形狀復(fù)雜的零件呀忧，從而大幅縮短加工工期。因此溃睹，所制產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越復(fù)雜而账，其優(yōu)勢(shì)就越明顯。

3D打印技術(shù)在具備眾多優(yōu)勢(shì)的同時(shí)丸凭，也存在不少局限性（見(jiàn)表2）福扬。

3D打印技術(shù)在造船上的應(yīng)用

目前，3D打印技術(shù)在船舶制造行業(yè)還無(wú)法得到廣泛應(yīng)用惜犀，這是由3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不能在船舶制造行業(yè)充分發(fā)揮決定的铛碑。

尺寸受限

由于3D打印機(jī)是一種包容性的打印設(shè)備，產(chǎn)品通常要比打印機(jī)小。而船舶制造業(yè)的結(jié)構(gòu)尺寸比目前3D打印尺寸要大很多赦锰，使得3D打印很難打印出合適的造船上需要的結(jié)構(gòu)息队。

材料昂貴

目前，合適3D打印的材料有塑料灼址、陶瓷沿硕、合金多種，但相對(duì)于傳統(tǒng)造船上大量使用的材料——鋼材來(lái)說(shuō)還是貴很多肤轿。即使使用在現(xiàn)有3D打印中相對(duì)較便宜的熱塑性塑料相比于傳統(tǒng)造船業(yè)的鋼材仍然貴很多依特，且船舶制造并沒(méi)有太多部件適合熱塑性塑料。

時(shí)效性?xún)?yōu)勢(shì)無(wú)法發(fā)揮

雖然3D打印無(wú)需機(jī)械加工或任何模具度籍，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件契畔，能極大地縮短產(chǎn)品的研制周期。傳統(tǒng)的造船業(yè)及配套業(yè)碌掩，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化课丢、規(guī)模化的流水線(xiàn)生產(chǎn)方式提高生產(chǎn)效率步氏。目前3D打印技術(shù)更多用來(lái)打印尺寸小响禽、結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的零件，不能用來(lái)打印復(fù)雜的系統(tǒng)荚醒。

精度不高芋类，質(zhì)量不穩(wěn)

由于3D打印是一項(xiàng)新技術(shù)，目前的精度范圍在0.01毫米腌且，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)船舶制造利用“減材制造”所能達(dá)到的梗肝。另外，通過(guò)切割實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的強(qiáng)度铺董、硬度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于3D打印出的產(chǎn)品巫击。

結(jié)束語(yǔ)

具有前沿性、先導(dǎo)性的3D打印技術(shù)能否在傳統(tǒng)制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用精续，取決于兩方面的進(jìn)步：一是3D打印技術(shù)的發(fā)展坝锰，出現(xiàn)成熟穩(wěn)定的3D打印技術(shù)直接可以打印大尺寸、復(fù)雜構(gòu)件重付；二是傳統(tǒng)的船舶為鋼質(zhì)海船顷级，隨著材料技術(shù)的發(fā)展，如有可替代鋼質(zhì)材料的經(jīng)濟(jì)涵店、可靠的高分子合成材料裁国，那么用3D打印高分子合成材料海船或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實(shí)。

目前造船工業(yè)的發(fā)展主要是靠要素的投入卫跺，如大船塢表季、大廠(chǎng)房的投入來(lái)提高產(chǎn)能肯窜。目前，國(guó)家在推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)升級(jí)虏淤，造船業(yè)也在積極推動(dòng)數(shù)字化造船纹茫，如計(jì)算機(jī)管理、三維建模舶惕。隨著數(shù)字化的發(fā)展自古、智能化的提高，3D打印技術(shù)的發(fā)展和材料技術(shù)的革命性發(fā)展饶几，3D打印技術(shù)終將對(duì)傳統(tǒng)造船業(yè)產(chǎn)生革命性的影響价秉。

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