1废酷、3D打印的概念

3D打印的學(xué)術(shù)性名稱(chēng)為增材制造，始于20世紀(jì)80年代的快速成型技術(shù)抹缕，其概念則起源于更早的19世紀(jì)美國(guó)澈蟆，直到最近幾年才逐漸發(fā)展成一項(xiàng)熱門(mén)技術(shù)，因此也被人稱(chēng)之為“上上個(gè)世紀(jì)的思想卓研，上個(gè)世紀(jì)的技術(shù)趴俘，這個(gè)世紀(jì)的市場(chǎng)”。該技術(shù)不需要傳統(tǒng)的刀具奏赘、夾具及多道加工工序寥闪，只需要1臺(tái)支持三維設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制與其相連的3D打印機(jī)欣慰，就可以利用熔合焊接市黔、燒結(jié)、黏結(jié)等手段把打印材料逐層構(gòu)建起來(lái)氮栏，從而快速插棱、精確地制造出任意復(fù)雜形狀的物件。目前3D打印能使用的材料包括尼龍左蛙、石膏肘何、陶瓷、鋁裁甘、鈦合金艰膀、不銹鋼、鍍銀区蛹、鍍金辫田、橡膠類(lèi)材料等。3D打印技術(shù)可以細(xì)分為多個(gè)類(lèi)型艺挽，主要是以可用材料和構(gòu)層方式來(lái)區(qū)分嚎论，詳見(jiàn)表1桐猬。其中，就目前而言最先進(jìn)的技術(shù)為直接金屬激光燒結(jié)刽肠，掌握該技術(shù)的組織在全球范圍內(nèi)也屈指可數(shù)溃肪。

當(dāng)前3D打印所涉及的領(lǐng)域包括珠寶、服飾音五、工業(yè)設(shè)計(jì)惫撰、建筑、工程和施工躺涝、汽車(chē)厨钻、航空航天、醫(yī)療诞挨、教育莉撇、地理信息系統(tǒng)、土木工程惶傻、武備棍郎。對(duì)于船舶行業(yè)來(lái)說(shuō)，3D打印可以算得上是一門(mén)非常新的技術(shù)银室，就目前而言恃感，實(shí)際應(yīng)用并不多，不過(guò)可以確定的是螺喂，3D打印技術(shù)作為制造業(yè)的組成部分侦需，該技術(shù)的發(fā)展必然會(huì)對(duì)船舶行業(yè)帶來(lái)重要影響，不僅是在設(shè)計(jì)制造階段范咖，還包括運(yùn)營(yíng)階段坊蕴，雖然目前還不是很明顯，但相關(guān)各界均已開(kāi)始對(duì)此表示關(guān)注鳄盗。

2扫觅、3D打印的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)

要了解3D打印到底能為船舶行業(yè)帶來(lái)什么影響，首先就要了解該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)送写，這樣才能更好地做出定位硅枷。

3D打印的優(yōu)勢(shì)：

·精度高——傳統(tǒng)的產(chǎn)品制造需要對(duì)毛坯進(jìn)行一系列加工如打磨、切除等才能算真正完成婉劲，而3D打印則是直接成型太迈，這種方式精度更高，光順度也更好便锨，尤其是在打印復(fù)雜物件時(shí)更具優(yōu)勢(shì)围辙。

·用料省——同樣是因?yàn)橹苯映尚停?D打印并不存在“邊角料”，比傳統(tǒng)制造方式更節(jié)省原材料姚建。

·自由度高——3D打印可以制造出任意復(fù)雜形狀的物件怎囚，包括一些過(guò)去難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。而且由于采用逐層構(gòu)建方式桥胞，因此不論是簡(jiǎn)單或復(fù)雜物件，之間的區(qū)別并不太大考婴。

·成型便捷——不像傳統(tǒng)制造方式贩虾，3D打印過(guò)程中無(wú)需制作模具以及后期加工，因此生產(chǎn)周期大幅縮短沥阱。此外缎罢，在設(shè)計(jì)階段，若能便捷地制作出樣品或模型考杉，也有利于對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證和改進(jìn)策精，提高設(shè)計(jì)水平和效率。

·經(jīng)濟(jì)性好——這里的經(jīng)濟(jì)性主要有兩方面崇棠，首先是生產(chǎn)過(guò)程求旷，由于無(wú)需模具，因此可以省下一筆不小的費(fèi)用燎匪，尤其是對(duì)那些批量小赊手、定制型的產(chǎn)品。其次是后期供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)购畴，以船舶為例猫乃，若能在船上自行制造替換用的零部件，那也能節(jié)省不少開(kāi)支铣才。

3D打印的劣勢(shì)：

·材料限制——雖然目前3D打印已能支持尼龍责祥、石膏、陶瓷旱樊、金屬等各類(lèi)材料壳坞，但依舊不算全面，一些昂貴和稀缺的材料還無(wú)法實(shí)現(xiàn)打印讽椿，而且單臺(tái)3D打印機(jī)所能支持的材料也有限脱每。

·生產(chǎn)效率問(wèn)題——上文有提到3D打印成型便捷，但這只是針對(duì)制作模型或原型產(chǎn)品朗涩，而對(duì)于那種在生產(chǎn)線(xiàn)上大批量制作的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)就不那么給力了忽孽。此外，金屬物件的打印速度也相對(duì)較慢谢床，對(duì)于如發(fā)動(dòng)機(jī)這種金屬構(gòu)件占90%以上的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)兄一，目前也很難應(yīng)用于生產(chǎn)線(xiàn)。

·購(gòu)置成本較高——現(xiàn)階段，3D打印機(jī)本身和打印材料占據(jù)了成本組成的大部分出革，特別是那些支持金屬材料的3D打印機(jī)造壮，如一臺(tái)支持金屬材料的3D打印機(jī)價(jià)格約100萬(wàn)美元，而一臺(tái)工業(yè)用的塑料3D打印機(jī)僅需25000美元骂束。

·打印機(jī)的操作——在進(jìn)行3D打印前耳璧，需要先進(jìn)行設(shè)計(jì)和建模，這對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)比較有難度展箱，包括船上的普通船員旨枯，因此目前一些3D打印操作都是有專(zhuān)人負(fù)責(zé)。未來(lái)即使商家會(huì)提供一些產(chǎn)品庫(kù)混驰，但對(duì)于一些定制物件來(lái)說(shuō)攀隔，仍然不是每個(gè)人都能操作的。

·法律與道德問(wèn)題——首先是法律問(wèn)題捣柿，比如知識(shí)產(chǎn)權(quán)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)嚎区，3D打印所制造出的產(chǎn)品如發(fā)動(dòng)機(jī)零部件等是否能擅自使用？需不需要獲得原廠(chǎng)商等相關(guān)方的認(rèn)證和授權(quán)疚都？出了問(wèn)題到底是哪方負(fù)責(zé)蝶桑？其次是道德問(wèn)題，如槍支等危險(xiǎn)物品都已能通過(guò)3D打印實(shí)現(xiàn)制造哥笤，若是被不法分子利用尘蟋，將對(duì)社會(huì)產(chǎn)生不可忽視的危害。

3拉冯、3D打印在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用

從上述3D打印的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)看巍也，該技術(shù)在船舶領(lǐng)域還是有著較好的發(fā)展前景，可應(yīng)用的范圍也較大极胸。例如兵蟹，在船舶設(shè)計(jì)階段制作用于驗(yàn)證和改進(jìn)設(shè)計(jì)的模型；一些小批量眯穴、定制型船舶配套產(chǎn)品的制造笆抱；運(yùn)營(yíng)階段備件的供應(yīng)；艦載無(wú)人機(jī)砾脑、無(wú)人艇幼驶，甚至小艇的制造等。下文將列舉一些3D打印技術(shù)在船舶領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用案例以及相關(guān)方對(duì)此新技術(shù)的態(tài)度和看法韧衣。

3.1 馬士基的3D打印備件供應(yīng)鏈

數(shù)年前盅藻，馬士基油輪公司就已在追趕潮流，試圖利用3D打印這項(xiàng)新技術(shù)革新其船舶備件供應(yīng)鏈畅铭。該公司相關(guān)人士稱(chēng)氏淑，對(duì)于船員來(lái)說(shuō)處理設(shè)備故障是一種常見(jiàn)的挑戰(zhàn)勃蜘，工作重點(diǎn)在于如何將部件盡可能快地從陸上送到船上。按照傳統(tǒng)方法假残，首先要確定需要什么部件缭贡，之后將其運(yùn)往船舶下一個(gè)要經(jīng)過(guò)的港口，最后租一艘小艇將所需要的部件送到船上辉懒。之所以要租用小艇阳惹，是因?yàn)殍b于油船貨物的危險(xiǎn)性，一般是被禁止進(jìn)入港口主要區(qū)域的眶俩。

除了這些步驟毯舞，事實(shí)上，油船還經(jīng)常不能按時(shí)到港番艳，這就使部件的運(yùn)送工作變得更復(fù)雜。馬士基油輪公司有三分之二的船是以現(xiàn)貨交易的模式運(yùn)營(yíng)妹茬，因此客戶(hù)租船后尚和，并不會(huì)每次都明確在哪里卸貨，可能是從委內(nèi)瑞拉到休斯頓之間的任何港口泳唇，這種不確定性也為備件的運(yùn)送工作帶來(lái)了一些麻煩十吐。從成本上來(lái)看，算上倉(cāng)庫(kù)貯存夜勋、包裝曼舟、空運(yùn)至港口、清關(guān)聚伤，以及租用小艇等一系列費(fèi)用嗤积，那么僅將1個(gè)零件運(yùn)送至船上的成本就高達(dá)5000美元。另外坠天，一系列運(yùn)輸過(guò)程還會(huì)產(chǎn)生不少?gòu)U氣排放夯秃，不利于環(huán)保×∫眨總的來(lái)看仓洼，我們可以把傳統(tǒng)運(yùn)送備件到船上這項(xiàng)工作的劣勢(shì)歸納為以下幾點(diǎn)：

·作業(yè)過(guò)程復(fù)雜。

·會(huì)產(chǎn)生不低的費(fèi)用堤舒。

·會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不小的影響色建。

·延長(zhǎng)船舶航行時(shí)間。

通常來(lái)講舌缤，新興的技術(shù)意味著還有很多未知箕戳，不過(guò)雖然目前還不知道3D打印技術(shù)在船上能發(fā)揮到什么程度的作用，但即使只能打印一小部分零件国撵，那也會(huì)對(duì)供應(yīng)鏈成本帶來(lái)不小沖擊漂羊。若在船上使用3D打印，則將免去包裝、運(yùn)輸?shù)纫幌盗匈M(fèi)用走越，而且還更環(huán)保椭豫。

于是，馬士基決定在旗下的1艘油船上安裝3D打印機(jī)以便船員“打印”出所需要的零件旨指。不過(guò)令人遺憾的是宛殉，這次嘗試被默默地?cái)R置在一邊，馬士基油輪公司也沒(méi)有更新進(jìn)展報(bào)道抽雇。有報(bào)道猜測(cè)稱(chēng)該公司可能更愿意先在岸上使用3D打印機(jī)而不是在船上希镶，這樣至少能縮短備件的交付時(shí)間，當(dāng)然剖冒，前提是這些備件可以被打印出來(lái)欲返。

3. 2 3D打印在發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域的應(yīng)用

由于目前3D打印已能使用金屬材料，世界上一些知名的大型公司也對(duì)此產(chǎn)生了濃厚的興趣卓邓，想借此來(lái)提升生產(chǎn)速度欧纬，以及花費(fèi)更低的成本（相對(duì)機(jī)械加工和模制零件）創(chuàng)造出更復(fù)雜、更輕便的零件铁蒋。

當(dāng)然祭啸，新技術(shù)的應(yīng)用一般都需要經(jīng)歷一個(gè)發(fā)展、磨合魏刘、適應(yīng)的階段后才會(huì)步上正軌俐逛，在初期肯定會(huì)遇到不少問(wèn)題，比如備件供應(yīng)商的許可等绊含。馬士基的計(jì)劃是聯(lián)合制造商一起開(kāi)發(fā)3D打印技術(shù)桑嘶，這樣不但能最大程度地避免一些法律糾紛，而且還能使打印出的備件質(zhì)量更可靠躬充。為其提供發(fā)動(dòng)機(jī)零件的曼恩柴油機(jī)和透平公司就對(duì)此很感興趣不翩，認(rèn)為這是個(gè)不可錯(cuò)過(guò)的好時(shí)機(jī)。

不過(guò)曼恩公司稱(chēng)麻裳，快速制作樣品和較高的設(shè)計(jì)自由度無(wú)疑是現(xiàn)階段3D打印技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)所在口蝠，但對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)簡(jiǎn)單零部件來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)卻并不適用津坑。同時(shí)妙蔗，由于塑料在發(fā)動(dòng)機(jī)材料成分上的占比較低，而當(dāng)前使用金屬材料的3D打印其工作速度卻相對(duì)較慢疆瑰，因此雖然曼恩公司對(duì)于使用金屬材料進(jìn)行3D打印興趣濃厚眉反，但也承認(rèn)工作速度慢將抵消該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。此外穆役，支持金屬材料的3D打印機(jī)目前也較昂貴寸五，購(gòu)置成本偏高梳凛。

除了曼恩公司，其他發(fā)動(dòng)機(jī)制造商對(duì)3D打印同樣持謹(jǐn)慎樂(lè)觀(guān)態(tài)度涉爆。如MTU和瓦錫蘭旷吱，這兩家世界知名發(fā)動(dòng)機(jī)廠(chǎng)商都表示暫未使用3D打印技術(shù)。不過(guò)這兩家公司很可能走曼恩的合作路線(xiàn)层阎，并對(duì)3D打印技術(shù)的發(fā)展情況保持密切關(guān)注舰范。

雖然3D打印技術(shù)目前還不適合直接用于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的制造，但也有其他變通模式并已有實(shí)際應(yīng)用轰弥，比如打印那些復(fù)雜的鑄造模具以生產(chǎn)那些用于發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬鑄件冤兄。直接打印金屬部件是下一階段所要攻克的難題，這樣一來(lái)就能省去整個(gè)鑄造程序杀铆，要知道鑄造過(guò)程不但成本高沮汇，而且精度肯定也不如3D打印。

3.3 3D打印船模

除了船上抚袁，3D打印技術(shù)在岸上的使用也正逐步增多嬉咐，比如制造用于常規(guī)水池試驗(yàn)和檢測(cè)空氣動(dòng)力學(xué)的船模。位于美國(guó)卡德洛克的海軍水面作戰(zhàn)中心（NSWC）里揣褂，有一團(tuán)隊(duì)已成功利用3D打印技術(shù)按比例制作出了1艘尺度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的美國(guó)海軍醫(yī)院船（T-AH 20）模型攒庵，將用于測(cè)試船上風(fēng)力氣流的情況以提升直升機(jī)作業(yè)時(shí)的安全性嘴纺。該船模不僅制作精良，而且比起人工方式明顯更快浓冒，因?yàn)榇蛴C(jī)可以24小時(shí)不間斷工作栽渴。團(tuán)隊(duì)工程師稱(chēng)，3D打印技術(shù)使他們?cè)诖Ｖ圃焐先缁⑻硪砦壤粒顾麄儞碛辛饲八从械哪芰ο胁粒梢蕴峁└臁⒏珳?zhǔn)场梆、更低成本的艦船模型墅冷。不過(guò)3D打印艦船模型并不是一樁易事，除了外觀(guān)結(jié)構(gòu)之外或油，還需要工程師利用動(dòng)力學(xué)寞忿、氣學(xué)、機(jī)械顶岸、電氣工程等專(zhuān)業(yè)知識(shí)腔彰，對(duì)模型的每一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行處理，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求拿酱。

圖1 3D打印的美國(guó)海軍醫(yī)院船船模

3.4 3D打印螺旋槳

對(duì)于復(fù)雜的現(xiàn)代化螺旋槳來(lái)說(shuō)侄俐，3D打印也有著較樂(lè)觀(guān)的發(fā)展前景那赘，因?yàn)槟壳霸擃I(lǐng)域在復(fù)合材料螺旋槳方面的發(fā)展非常緩慢，而這恰好是3D打印的優(yōu)勢(shì)呆埃。

2016年初朦我，兩位國(guó)外創(chuàng)客嘗試用3D打印機(jī)制作船用螺旋槳，這對(duì)于3D打印在螺旋槳制造領(lǐng)域的應(yīng)用來(lái)說(shuō)是一個(gè)不錯(cuò)的開(kāi)端林皇。為了能讓螺旋槳經(jīng)受得住發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)大推力和高鹽的海洋環(huán)境涯翠，他們選用了四種材料進(jìn)行試驗(yàn)，分別是ABS妓付、木質(zhì)/PLA憔吉、聚碳酸酯和碳纖維PLA。首先滚胎，利用三維掃描獲取螺旋槳的外觀(guān)肿讽，之后借助CAD軟件進(jìn)行內(nèi)部設(shè)計(jì)，最后打印出4種材質(zhì)的螺旋槳田搏。出人意料的是找田，號(hào)稱(chēng)比金屬的強(qiáng)度還高的碳纖維PLA連陸上測(cè)試都沒(méi)通過(guò)，ABS和聚碳酸酯打印出的螺旋槳表現(xiàn)尚可着憨，木質(zhì)/PLA打印的螺旋槳（涂了漆）的表現(xiàn)卻超乎預(yù)期墩衙，非常完美。在實(shí)船試驗(yàn)時(shí)甲抖，ABS螺旋槳有輕微的損裂漆改；而木質(zhì)/PLA螺旋槳卻沒(méi)能通過(guò)這一輪測(cè)試，在馬達(dá)的推進(jìn)下直接破裂了准谚。聚碳酸酯的表現(xiàn)非常好挫剑，它不僅能經(jīng)受住馬達(dá)的強(qiáng)大推力，還能在惡劣的行船環(huán)境中保存完好柱衔。雖然此次3D打印的螺旋槳功率僅15 hp樊破，但卻表明了選材的重要性，并不是材料強(qiáng)度越高就越適合唆铐，只有經(jīng)過(guò)充分試驗(yàn)才能找到最合適的哲戚。

圖2 3D打印的螺旋槳

3. 5 美國(guó)海軍的3D打印機(jī)應(yīng)用

物流不僅對(duì)民用船舶是個(gè)挑戰(zhàn)，對(duì)軍用艦船來(lái)說(shuō)更是如此艾岂，因此在軍艦上就會(huì)有各種備件儲(chǔ)備以應(yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題惫恼。美國(guó)海軍（USN）對(duì)于3D打印技術(shù)的探索應(yīng)該屬于起步較早的，目前美國(guó)海軍的部分艦船已經(jīng)配置了3D打印機(jī)嚎衡，目前主要是用來(lái)打印諸如油蓋垃燃、泄水孔塞等小部件，正打算擴(kuò)大應(yīng)用范圍漓荞。如此一來(lái)的好處就是明顯減少了備件在船上庫(kù)存量介然。

2014年4月掷锻，美國(guó)海軍在“Essex”號(hào)兩棲攻擊艦上安裝了1臺(tái)3D打印機(jī)。剛開(kāi)始只是讓艦員打印一些需要的零部件盗晨，目前則正進(jìn)行著一個(gè)3D打印無(wú)人機(jī)的項(xiàng)目蔑来，用來(lái)測(cè)試那些定制無(wú)人機(jī)執(zhí)行特殊任務(wù)時(shí)的效果。負(fù)責(zé)執(zhí)行該項(xiàng)目的是來(lái)自于海軍研究學(xué)院（Naval Postgraduate School）的研究員献鬼，研究?jī)?nèi)容是現(xiàn)代通信技術(shù)和裝配技術(shù)能否結(jié)合到一起澈虱，從而為船員在執(zhí)行各種任務(wù)時(shí)組合出相對(duì)應(yīng)的無(wú)人機(jī)。

該項(xiàng)目的基本理念是许夺，由陸地上的研究機(jī)構(gòu)根據(jù)需求設(shè)計(jì)出相應(yīng)的無(wú)人機(jī)表牲，然后傳輸?shù)脚炆系?D打印機(jī)進(jìn)行無(wú)人機(jī)機(jī)體的打印。打印完成后扼褪，船員根據(jù)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行裝配想幻，將塑料部件和事先在船上準(zhǔn)備好的電子元件組裝到一起，就完成了一架無(wú)人機(jī)的制造工作话浇。準(zhǔn)備好的元件包括發(fā)動(dòng)機(jī)脏毯、無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備、控制器和GPS裝置等幔崖。如此一來(lái)食店，艦上只需攜帶少量無(wú)人機(jī)通用電子元器件，并且可根據(jù)不同任務(wù)設(shè)計(jì)打印出不同的無(wú)人機(jī)機(jī)體以配置不同的元件赏寇。比如去年12月份“Essex”號(hào)上就3D打印了一架用于反恐作業(yè)的無(wú)人機(jī)吉嫩，該無(wú)人機(jī)被設(shè)計(jì)為可搭載一部發(fā)報(bào)機(jī)和一個(gè)微型攝像機(jī)，從而能夠?qū)?shí)時(shí)視頻傳送給艦員戴著的頭戴式顯示器上蹋订。這樣的方式率挣，同樣也可以應(yīng)用于那些途徑危險(xiǎn)海域的商船上刻伊。

圖3 “Essex”號(hào)上制作的3D打印無(wú)人機(jī)

除了海軍露戒，美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)也在評(píng)估3D打印在船上的實(shí)際應(yīng)用。2015年夏天捶箱，海岸警衛(wèi)隊(duì)的“Cutter Healy”破冰船上安裝了一臺(tái)MakerBot第五代3D打印機(jī)趋肖，并出發(fā)前往北極進(jìn)行為期三周的科學(xué)考察。在考察過(guò)程中相脱，這臺(tái)3D打印機(jī)一直處于忙碌狀態(tài)乍询，解決了許多看似很小，卻很讓人頭疼的問(wèn)題绅拢，可謂是大顯身手椰锹。比如在離港后，每天都要清洗70多套餐具的洗碗機(jī)壞掉了濒聪，這樣就不得不使用紙質(zhì)的盤(pán)子和杯子啰蹲，而且還是限量供應(yīng)园凫，這就讓船員們的就餐感受大打折扣。幸運(yùn)的是懒竖，船上的3D打印機(jī)很快就打印出部件修復(fù)了洗碗機(jī)十碗。此后，船員們紛紛利用3D打印來(lái)解決自己的技術(shù)問(wèn)題舅洋，于是這臺(tái)3D打印機(jī)就成為了一個(gè)合格的勤雜工汉惫，比如幫助將一部Go Pro攝像機(jī)安裝到大型航空氣球上，以及為某個(gè)飽受折磨的船員3D打印合腳的鞋墊著摔，甚至是一些娛樂(lè)道具缓窜。相關(guān)工程人員希望未來(lái)能同時(shí)使用多臺(tái)不同種類(lèi)的打印機(jī)，這樣就能滿(mǎn)足更多的不同需求梨撞。

3.6 英國(guó)海軍的3D打印技術(shù)應(yīng)用

英國(guó)皇家海軍也在嘗試類(lèi)似的應(yīng)用雹洗，并且目前已有一型利用3D打印技術(shù)制造的艦載小型無(wú)人飛機(jī)正式投入使用。

5年前卧波，英國(guó)南安普敦大學(xué)宣布成功設(shè)計(jì)并放飛了世界上第一架3D打印無(wú)人機(jī)——“SULSA”（Southampton University Laser Sintered Aircraft时肿，南安普敦大學(xué)激光燒結(jié)飛機(jī)），翼展1.5 m港粱，螺旋槳驅(qū)動(dòng)螃成。在經(jīng)過(guò)一系列改進(jìn)后，2015年年中查坪，該型3D打印無(wú)人機(jī)在英國(guó)皇家海軍“River”級(jí)巡邏艇“Mersey”號(hào)上進(jìn)行了海試寸宏，地點(diǎn)為多塞特沿岸海域。不過(guò)不同于美國(guó)在艦上實(shí)時(shí)3D打印出無(wú)人機(jī)偿曙，目前SULSA是在陸上進(jìn)行3D打印氮凝，之后在船上組裝。當(dāng)前SULSA的四大主體部分都是使用EOS EOSINT P730尼龍激光燒結(jié)打印機(jī)制作出塑料或者金屬結(jié)構(gòu)附直，所有構(gòu)件之間均沒(méi)有扣件黎蠢，使用“卡扣固定”技術(shù)連接在一起，因此幾分鐘就可以完成全部組裝工作并且無(wú)需任何工具矢锯。SULSA的重量只有3 kg岔歼，從一個(gè)3 m長(zhǎng)的彈射器上發(fā)射出去，機(jī)上裝備了自動(dòng)駕駛儀跛猛，最高飛行速度約161 km/h帘既。

圖4 正在進(jìn)行海試的SULSA

由于傳統(tǒng)艦載無(wú)人機(jī)成本較高，一次小小的操作失誤或零部件問(wèn)題就可能使百萬(wàn)英鎊沉入海里儡绩。而SULSA的成本僅7000英鎊顷敞，雖然只能飛行約40分鐘，但以足夠完成如監(jiān)控海盜鹿磁、走私之類(lèi)的任務(wù)蒜吱，即便損失也能承受缔道。此次海試基本上就是為了評(píng)估“一次性”無(wú)人機(jī)如何應(yīng)用于軍事和救援行動(dòng)。使用這樣的3D打印無(wú)人機(jī)不僅可以降低成本管书，而且還可以根據(jù)任務(wù)性質(zhì)進(jìn)行“私人定制”享甸。

2016年，SULSA正式投入實(shí)際應(yīng)用——為英國(guó)皇家海軍“Protector”號(hào)破冰船的南極之行偵察路線(xiàn)梳侨，為該船探索最佳航行路徑蛉威。SULSA每次執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間約30分鐘，飛行速度約96 km/h走哺。雖然機(jī)上配備了自動(dòng)駕駛儀蚯嫌，但在此次任務(wù)中船員依舊將通過(guò)筆記本電腦對(duì)SULSA進(jìn)行遙控，傳回機(jī)載攝像頭拍攝到的實(shí)時(shí)畫(huà)面丙躏，并且還能回收重復(fù)使用择示。

圖5 破冰船船員正在回收SULSA

英國(guó)方面稱(chēng)，在五年內(nèi)晒旅，海軍艦艇上將配備能夠打印像SULSA這類(lèi)無(wú)人機(jī)的多材料3D打印機(jī)栅盲，到時(shí)候，每一個(gè)無(wú)人機(jī)都將是針對(duì)特定任務(wù)定制的废恋。另?yè)?jù)報(bào)道谈秫，在英國(guó)“星點(diǎn)”工程中有一個(gè)名為“無(wú)畏艦2050”的項(xiàng)目，其中就提到2050年時(shí)鱼鼓，英國(guó)的戰(zhàn)艦的艦體將采用可以變?yōu)榘胪该鞯谋┧岵牧纤矫猓蕴峁┤轿坏囊曇埃瑫r(shí)艦上還將安裝3D打印機(jī)半摔，用于制造激光和電磁武器乃至無(wú)人機(jī)群檀抡。

3.7 其他應(yīng)用

除了上述一些應(yīng)用，3D打印技術(shù)在船舶領(lǐng)域還有許多其他實(shí)際應(yīng)用脏偏，比如新加坡Tru-Marine公司利用3D打印快速維修和制造渦輪增壓器部件园溃、鹿特丹將建3D打印中心以快速維修到港船舶、3D打印噴水推進(jìn)小艇模型（除電子設(shè)備和電池以外的所有部分）等册灾。此外涨旨，為了提升人們對(duì)于3D打印的信心慰沸，消除對(duì)于3D打印產(chǎn)品質(zhì)量的疑慮拷拗，英國(guó)勞氏船級(jí)社已于2016年1月7日發(fā)布了3D打印全球認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 3D打印的噴推小艇模型及噴推部件

4磷像、小結(jié)

從這些案例可以看出涩霞，3D打印技術(shù)的高精度、高自由度邦匆、用料省睦绍、成型便捷尝江、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)勢(shì)對(duì)于船舶行業(yè)來(lái)說(shuō)有著不小的吸引力，并且已對(duì)船舶的設(shè)計(jì)英上、建造炭序、運(yùn)營(yíng)、維修等各個(gè)階段產(chǎn)生了影響苍日。就目前的3D打印技術(shù)而言惭聂，其在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括以下幾方面：

·勤雜工——各種船上小物件和船員個(gè)人物品的3D打印，如油蓋相恃、泄水孔塞等小部件辜纲，餐具、杯具等日常用品拦耐，甚至是鞋墊耕腾、紐扣、娛樂(lè)道具等杀糯∩ò常可減少船上相關(guān)物件的貯備量，改善船員的工作條件固翰，提升其工作積極性核必。

·修理工——通過(guò)3D打印替換設(shè)備中有問(wèn)題的零部件，或者直接修補(bǔ)損壞的零部件品糯，船上岸上皆可荒鳖。能夠減少維修周期，降低維修成本蛔交，同時(shí)也更環(huán)保末昂，對(duì)那些供應(yīng)鏈成本特別高的區(qū)域來(lái)說(shuō)尤為重要。

·設(shè)計(jì)輔助者——利用3D打印的高精度和便捷成型優(yōu)勢(shì)镐访，可以提供更快二蚓、更精準(zhǔn)、更低成本的艦船模型限榆，有利于對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證和改進(jìn)停就，提高設(shè)計(jì)水平和效率。此外笆唧，由于3D打印能制作出非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)物颈癌，因此過(guò)去一些無(wú)法實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)思路或許也能“重出江湖”。

·無(wú)人機(jī)制作者——美國(guó)和英國(guó)海軍均已在探索3D打印無(wú)人機(jī)的應(yīng)用岸裙，并且已取得一定效果猖败。3D打印無(wú)人機(jī)安裝簡(jiǎn)便，還可根據(jù)任務(wù)不同進(jìn)行定制，不但節(jié)省船上空間恩闻，而且更靈活多變艺糜。并且由于3D打印的無(wú)人機(jī)成本較低，因此就算成為一種消耗品也是能夠讓人接受幢尚。同樣的理念也可用于無(wú)人艇和無(wú)人潛航器破停。

雖然因?yàn)?D打印技術(shù)目前還不成熟，材料的限制尉剩、購(gòu)置成本高昂（金屬打尤杌印）、無(wú)法批量生產(chǎn)以及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的疑慮等因素將該技術(shù)局限在了一個(gè)較小的應(yīng)用范圍边涕，但無(wú)可否認(rèn)的是晤碘，現(xiàn)在的3D打印技術(shù)僅處于起步階段，還有很大的潛力可以發(fā)掘功蜓，如材料园爷、成本、打印速度等問(wèn)題必然可以隨著技術(shù)發(fā)展而得到解決丑辖。馬士基方面稱(chēng)卷芜，現(xiàn)在就對(duì)3D打印技術(shù)進(jìn)行全面、長(zhǎng)期的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)還為時(shí)過(guò)早咏编，有許多因素還未知元粹，比如最實(shí)際的因素——成本，使用3D打印的成本是否真的比傳統(tǒng)的規(guī)模生產(chǎn)更有優(yōu)勢(shì)理侄？未來(lái)勺激，3D打印在船舶相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用或許會(huì)隨著技術(shù)的進(jìn)步而越來(lái)越廣泛，不過(guò)這肯定不是短時(shí)期內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)的限牢，只能說(shuō)是路漫漫其修遠(yuǎn)兮捎滴，吾將上下而求索。

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