【編者按】3D打印技術(shù)普遍應(yīng)用于醫(yī)療行疮炼，現(xiàn)在逐漸使用在汽車批斯、航空航天等行業(yè)。那么3D打印在船舶行業(yè)用哪些應(yīng)用呢廷蓉？

對于船舶行業(yè)來說全封，3D打印可以算得上是一門非常新的技術(shù)，就目前而言桃犬，實際應(yīng)用并不多刹悴，不過可以確定的是，3D打印技術(shù)作為制造業(yè)的組成部分攒暇，該技術(shù)的發(fā)展必然會對船舶行業(yè)帶來重要影響土匀，不僅是在設(shè)計制造階段，還包括運營階段形用，雖然目前還不是很明顯就轧，但相關(guān)各界均已開始對此表示關(guān)注。

3D打印在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用

從上述3D打印的優(yōu)缺點來看田度，該技術(shù)在船舶領(lǐng)域還是有著較好的發(fā)展前景钓丰，可應(yīng)用的范圍也較大躯砰。例如，在船舶設(shè)計階段制作用于驗證和改進(jìn)設(shè)計的模型携丁；一些小批量琢歇、定制型船舶配套產(chǎn)品的制造；運營階段備件的供應(yīng)拿详；艦載無人機拭牌、無人艇，甚至小艇的制造等户克。下文將列舉一些3D打印技術(shù)在船舶領(lǐng)域的實際應(yīng)用案例以及相關(guān)方對此新技術(shù)的態(tài)度和看法方占。

馬士基的3D打印備件供應(yīng)鏈

數(shù)年前，馬士基油輪公司就已在追趕潮流输僻，試圖利用3D打印這項新技術(shù)革新其船舶備件供應(yīng)鏈升院。該公司相關(guān)人士稱，對于船員來說處理設(shè)備故障是一種常見的挑戰(zhàn)春庇，工作重點在于如何將部件盡可能快地從陸上送到船上匠借。按照傳統(tǒng)方法，首先要確定需要什么部件猜逮，之后將其運往船舶下一個要經(jīng)過的港口胆快，最后租一艘小艇將所需要的部件送到船上。之所以要租用小艇照菱，是因為鑒于油船貨物的危險性烁焙，一般是被禁止進(jìn)入港口主要區(qū)域的。

除了這些步驟耕赘，事實上骄蝇，油船還經(jīng)常不能按時到港，這就使部件的運送工作變得更復(fù)雜操骡。馬士基油輪公司有三分之二的船是以現(xiàn)貨交易的模式運營乞榨，因此客戶租船后，并不會每次都明確在哪里卸貨当娱，可能是從委內(nèi)瑞拉到休斯頓之間的任何港口，這種不確定性也為備件的運送工作帶來了一些麻煩考榨。從成本上來看跨细，算上倉庫貯存、包裝河质、空運至港口冀惭、清關(guān)，以及租用小艇等一系列費用掀鹅，那么僅將1個零件運送至船上的成本就高達(dá)5000美元散休。另外媒楼，一系列運輸過程還會產(chǎn)生不少廢氣排放，不利于環(huán)保促讶」壅埽總的來看，我們可以把傳統(tǒng)運送備件到船上這項工作的劣勢歸納為作業(yè)過程復(fù)雜侮捷；會產(chǎn)生不低的費用担戏；會對環(huán)境產(chǎn)生不小的影響，以及延長船舶航行時間這四個方面偶画。

通常來講堵生，新興的技術(shù)意味著還有很多未知，不過雖然目前還不知道3D打印技術(shù)在船上能發(fā)揮到什么程度的作用祟期，但即使只能打印一小部分零件钾士，那也會對供應(yīng)鏈成本帶來不小沖擊。若在船上使用3D打印希弟，則將免去包裝应揉、運輸?shù)纫幌盗匈M用，而且還更環(huán)保腐蛀。

于是俭驮，馬士基決定在旗下的1艘油船上安裝3d打印機以便船員“打印”出所需要的零件。不過令人遺憾的是春贸，這次嘗試被默默地擱置在一邊混萝，馬士基油輪公司也沒有更新進(jìn)展報道。有報道猜測稱該公司可能更愿意先在岸上使用3D打印機而不是在船上萍恕，這樣至少能縮短備件的交付時間逸嘀，當(dāng)然，前提是這些備件可以被打印出來允粤。

在發(fā)動機制造領(lǐng)域的應(yīng)用

由于目前3D打印已能使用金屬材料崭倘，世界上一些知名的大型公司也對此產(chǎn)生了濃厚的興趣，想借此來提升生產(chǎn)速度类垫，以及花費更低的成本（相對機械加工和模制零件）創(chuàng)造出更復(fù)雜司光、更輕便的零件。

當(dāng)然悉患，新技術(shù)的應(yīng)用一般都需要經(jīng)歷一個發(fā)展残家、磨合、適應(yīng)的階段后才會步上正軌售躁，在初期肯定會遇到不少問題闸骨，比如備件供應(yīng)商的許可等。馬士基的計劃是聯(lián)合制造商一起開發(fā)3D打印技術(shù)缰鹏，這樣不但能最大程度地避免一些法律糾紛奔祟，而且還能使打印出的備件質(zhì)量更可靠鬓惶。為其提供發(fā)動機零件的曼恩柴油機和透平公司就對此很感興趣，認(rèn)為這是個不可錯過的好時機翎丢。

不過曼恩公司稱庞炕，快速制作樣品和較高的設(shè)計自由度無疑是現(xiàn)階段3D打印技術(shù)的最大優(yōu)勢所在，但對于連續(xù)生產(chǎn)簡單零部件來說即荞，這項技術(shù)卻并不適用泥出。同時，由于塑料在發(fā)動機材料成分上的占比較低尾疟，而當(dāng)前使用金屬材料的3D打印其工作速度卻相對較慢辟焚，因此雖然曼恩公司對于使用金屬材料進(jìn)行3D打印興趣濃厚，但也承認(rèn)工作速度慢將抵消該技術(shù)的優(yōu)勢垫弱。此外究滞，支持金屬材料的3D打印機目前也較昂貴，購置成本偏高装获。

除了曼恩公司瑞信，其他發(fā)動機制造商對3D打印同樣持謹(jǐn)慎樂觀態(tài)度。如MTU和瓦錫蘭穴豫，這兩家世界知名發(fā)動機廠商都表示暫未使用3D打印技術(shù)凡简。不過這兩家公司很可能走曼恩的合作路線，并對3D打印技術(shù)的發(fā)展情況保持密切關(guān)注精肃。

雖然3D打印技術(shù)目前還不適合直接用于發(fā)動機零部件的制造秤涩，但也有其他變通模式并已有實際應(yīng)用，比如打印那些復(fù)雜的鑄造模具以生產(chǎn)那些用于發(fā)動機的金屬鑄件司抱。直接打印金屬部件是下一階段所要攻克的難題筐眷，這樣一來就能省去整個鑄造程序，要知道鑄造過程不但成本高习柠，而且精度肯定也不如3D打印匀谣。

3D打印船模

除了船上，3D打印技術(shù)在岸上的使用也正逐步增多资溃，比如制造用于常規(guī)水池試驗和檢測空氣動力學(xué)的船模武翎。位于美國卡德洛克的海軍水面作戰(zhàn)中心（NSWC）里，有一團隊已成功利用3D打印技術(shù)按比例制作出了1艘尺度大走柠、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的美國海軍醫(yī)院船（T-AH 20）模型督巍，將用于測試船上風(fēng)力氣流的情況以提升直升機作業(yè)時的安全性。該船模不僅制作精良窗耘，而且比起人工方式明顯更快，因為打印機可以24小時不間斷工作咳蚣。團隊工程師稱卖檬，3D打印技術(shù)使他們在船模制造上如虎添翼鸳咐，使他們擁有了前所未有的能力，可以提供更快静熊、更精準(zhǔn)泥觉、更低成本的艦船模型。不過3D打印艦船模型并不是一樁易事亩咪，除了外觀結(jié)構(gòu)之外紊捉，還需要工程師利用動力學(xué)、氣學(xué)纲缠、機械溯剑、電氣工程等專業(yè)知識，對模型的每一個細(xì)節(jié)進(jìn)行處理蚜枢，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求缸逃。

3D打印螺旋槳

2016年初，兩位國外創(chuàng)客嘗試用3D打印機制作船用螺旋槳厂抽，這對于3D打印在螺旋槳制造領(lǐng)域的應(yīng)用來說是一個不錯的開端需频。為了能讓螺旋槳經(jīng)受得住發(fā)動機的強大推力和高鹽的海洋環(huán)境，他們選用了四種材料進(jìn)行試驗筷凤，分別是ABS昭殉、木質(zhì)/PLA、聚碳酸酯和碳纖維PLA藐守。首先挪丢，利用三維掃描獲取螺旋槳的外觀，之后借助CAD軟件進(jìn)行內(nèi)部設(shè)計吗伤，最后打印出4種材質(zhì)的螺旋槳吃靠。出人意料的是，號稱比金屬的強度還高的碳纖維PLA連陸上測試都沒通過足淆，ABS和聚碳酸酯打印出的螺旋槳表現(xiàn)尚可巢块，木質(zhì)/PLA打印的螺旋槳（涂了漆）的表現(xiàn)卻超乎預(yù)期，非常完美赃织。在實船試驗時炒垫，ABS螺旋槳有輕微的損裂；而木質(zhì)/PLA螺旋槳卻沒能通過這一輪測試氨筑，在馬達(dá)的推進(jìn)下直接破裂了够煮。聚碳酸酯的表現(xiàn)非常好，它不僅能經(jīng)受住馬達(dá)的強大推力瑰齐，還能在惡劣的行船環(huán)境中保存完好弟茸。雖然此次3D打印的螺旋槳功率僅15 hp，但卻表明了選材的重要性仔醒，并不是材料強度越高就越適合版叁，只有經(jīng)過充分試驗才能找到最合適的劳诽。

3D打印的螺旋槳

美國海軍的3D打印機應(yīng)用

目前美國海軍的部分艦船已經(jīng)配置了3D打印機，目前主要是用來打印諸如油蓋敲侧、泄水孔塞等小部件定歧，正打算擴大應(yīng)用范圍。如此一來的好處就是明顯減少了備件在船上庫存量僻匿。

2014年4月官地，美國海軍在“Essex”號兩棲攻擊艦上安裝了1臺3D打印機。剛開始只是讓艦員打印一些需要的零部件烙懦，目前則正進(jìn)行著一個3D打印無人機的項目驱入，用來測試那些定制無人機執(zhí)行特殊任務(wù)時的效果。負(fù)責(zé)執(zhí)行該項目的是來自于海軍研究學(xué)院（Naval Postgraduate School）的研究員修陡，研究內(nèi)容是現(xiàn)代通信技術(shù)和裝配技術(shù)能否結(jié)合到一起沧侥，從而為船員在執(zhí)行各種任務(wù)時組合出相對應(yīng)的無人機。

該項目的基本理念是魄鸦，由陸地上的研究機構(gòu)根據(jù)需求設(shè)計出相應(yīng)的無人機宴杀，然后傳輸?shù)脚炆系?D打印機進(jìn)行無人機機體的打印。打印完成后拾因，船員根據(jù)說明書進(jìn)行裝配旺罢，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，就完成了一架無人機的制造工作绢记。準(zhǔn)備好的元件包括發(fā)動機扁达、無線通信設(shè)備、控制器和GPS裝置等蠢熄。如此一來缨拇，艦上只需攜帶少量無人機通用電子元器件，并且可根據(jù)不同任務(wù)設(shè)計打印出不同的無人機機體以配置不同的元件敞冤。比如去年12月份“Essex”號上就3D打印了一架用于反恐作業(yè)的無人機类紧，該無人機被設(shè)計為可搭載一部發(fā)報機和一個微型攝像機，從而能夠?qū)崟r視頻傳送給艦員戴著的頭戴式顯示器上崭甩。這樣的方式抵思，同樣也可以應(yīng)用于那些途徑危險海域的商船上。

除了海軍有愚，美國海岸警衛(wèi)隊也在評估3D打印在船上的實際應(yīng)用焙句。2015年夏天，海岸警衛(wèi)隊的“Cutter Healy”破冰船上安裝了一臺MakerBot第五代3D打印機叔抡，并出發(fā)前往北極進(jìn)行為期三周的科學(xué)考察港摘。在考察過程中，這臺3D打印機一直處于忙碌狀態(tài)，解決了許多看似很小脖嗽，卻很讓人頭疼的問題殖咨，可謂是大顯身手。比如在離港后烛亦，每天都要清洗70多套餐具的洗碗機壞掉了，這樣就不得不使用紙質(zhì)的盤子和杯子懂拾，而且還是限量供應(yīng)煤禽，這就讓船員們的就餐感受大打折扣。幸運的是岖赋，船上的3D打印機很快就打印出部件修復(fù)了洗碗機檬果。此后，船員們紛紛利用3D打印來解決自己的技術(shù)問題唐断，于是這臺3D打印機就成為了一個合格的勤雜工选脊，比如幫助將一部Go Pro攝像機安裝到大型航空氣球上，以及為某個飽受折磨的船員3D打印合腳的鞋墊脸甘，甚至是一些娛樂道具恳啥。相關(guān)工程人員希望未來能同時使用多臺不同種類的打印機，這樣就能滿足更多的不同需求丹诀。

英國海軍的3D打印技術(shù)應(yīng)用

5年前钝的，英國南安普敦大學(xué)宣布成功設(shè)計并放飛了世界上第一架3D打印無人機“SULSA”，翼展1.5米铆遭，螺旋槳驅(qū)動港揉。在經(jīng)過一系列改進(jìn)后，2015年年中哮霹，該型3D打印無人機在英國皇家海軍“River”級巡邏艇“Mersey”號上進(jìn)行了海試宰孙，地點為多塞特沿岸海域。不過不同于美國在艦上實時3D打印出無人機墅轩，目前SULSA是在陸上進(jìn)行3D打印坚哲，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)打印機制作出塑料或者金屬結(jié)構(gòu)蜘体，所有構(gòu)件之間均沒有扣件示董，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需任何工具逮百。SULSA的重量只有3kg艾烫，從一個3米長的彈射器上發(fā)射出去，機上裝備了自動駕駛儀氯北，最高飛行速度約161km/h拄讨。

由于傳統(tǒng)艦載無人機成本較高，一次小小的操作失誤或零部件問題就可能使百萬英鎊沉入海里。而SULSA的成本僅7000英鎊椭员，雖然只能飛行約40分鐘车海，但以足夠完成如監(jiān)控海盜、走私之類的任務(wù)隘击，即便損失也能承受侍芝。此次海試基本上就是為了評估“一次性”無人機如何應(yīng)用于軍事和救援行動。使用這樣的3D打印無人機不僅可以降低成本埋同，而且還可以根據(jù)任務(wù)性質(zhì)進(jìn)行“私人定制”州叠。

正在進(jìn)行海試的SULSA

2016年，SULSA正式投入實際應(yīng)用凶赁，為英國皇家海軍“Protector”號破冰船的南極之行偵察路線咧栗，為該船探索最佳航行路徑。SULSA每次執(zhí)行任務(wù)的時間約30分鐘虱肄，飛行速度約96km/h致板。雖然機上配備了自動駕駛儀，但在此次任務(wù)中船員依舊將通過筆記本電腦對SULSA進(jìn)行遙控咏窿，傳回機載攝像頭拍攝到的實時畫面斟或，并且還能回收重復(fù)使用。

破冰船船員正在回收SULSA

英國方面稱虫喝，在五年內(nèi)僵息，海軍艦艇上將配備能夠打印像SULSA這類無人機的多材料3D打印機，到時候臊骂，每一個無人機都將是針對特定任務(wù)定制的咕咸。另據(jù)報道，在英國“星點”工程中有一個名為“無畏艦2050”的項目云拔，其中就提到2050年時倡剥，英國的戰(zhàn)艦的艦體將采用可以變?yōu)榘胪该鞯谋┧岵牧希蕴峁┤轿坏囊曇白悴埽瑫r艦上還將安裝3D打印機檀萝，用于制造激光和電磁武器乃至無人機群。

其他應(yīng)用

除了上述一些應(yīng)用江刚，3D打印技術(shù)在船舶領(lǐng)域還有許多其他實際應(yīng)用朋凰，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、鹿特丹將建3D打印中心以快速維修到港船舶驴荡、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）等情组。此外，為了提升人們對于3D打印的信心箩祥，消除對于3D打印產(chǎn)品質(zhì)量的疑慮院崇，英國勞氏船級社已于2016年1月7日發(fā)布了3D打印全球認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)肆氓。

3D打印的噴推小艇模型及噴推部件

從這些案例可以看出，3D打印技術(shù)的高精度底瓣、高自由度谢揪、用料省、成型便捷捐凭、經(jīng)濟環(huán)保等優(yōu)勢對于船舶行業(yè)來說有著不小的吸引力拨扶，并且已對船舶的設(shè)計、建造茁肠、運營屈雄、維修等各個階段產(chǎn)生了影響。

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