船載3D打印技術(shù)拓展，改善惡劣的海洋工作環(huán)境
魔猴君 行業(yè)資訊 2025天前
極地水域、結(jié)冰的環(huán)境和看似惡劣的環(huán)境使北極成為最難開展工作的海洋環(huán)境之一，特別是在船舶和海洋技術(shù)方面。這種復雜性要求一些基于風險的設(shè)計和框架，以實現(xiàn)可在惡劣生態(tài)系統(tǒng)中生存的安全和可持續(xù)技術(shù)。北極或南極水域的航行條件非常困難，海上石油鉆井平臺和船隊在惡劣的海洋中航行面臨重重考驗，促使各國政府和公司將增材制造納入為生存嚴峻的海洋條件而制造的結(jié)構(gòu)中。
2014年，美國海軍開始考慮在船上安裝3D打印機，他們設(shè)想了一個不太遙遠的未來，他們可以在海中的海軍艦艇上打印備件、小型戰(zhàn)斗無人機，甚至器官或其他身體部件。當2017年，美國海岸警衛(wèi)隊使用3D打印機在船上制造零件，這些零件通常不在船上保存，甚至可能難以采購。目前，3D打印機可供船員使用的五個海岸警衛(wèi)隊的切割機以及幾個岸上單位，包括Base New Orleans和Baltimore的Surface Forces物流中心工程服務部。
同樣，海岸警衛(wèi)隊學院教授羅恩·阿德雷津(RonAdrezin)將這項技術(shù)用于偏遠地區(qū)的行動。一艘420英尺的破冰船在北冰洋和白令海執(zhí)行研究任務。在另一面，國際潛艇工程(ISE)使用西亞基的電子束增材制造技術(shù)為北極潛艇制造鈦可變壓載艙(VB)。這一切都是為了讓一臺3D打印機進行工作，并在現(xiàn)場創(chuàng)建一些難以獲得的部件，當惡劣的天氣使船只無法移動時，當嚴重的風暴破壞了海洋中的某些東西或冰山威脅到整個艦隊時，這些部件真的會派上用場。
2015年，Fleetway的子公司——加拿大公司Oceanic Consulting Corporation使用3D打印創(chuàng)建定制的替換零件，并根據(jù)內(nèi)部要求對其進行修改，用于研究和改進船舶，固定和浮動海上結(jié)構(gòu)的許多研發(fā)項目。該公司位于紐芬蘭的圣約翰，采用3D技術(shù)實現(xiàn)了一些雄心勃勃的項目。他們不斷需要建立精確的比例模型和模擬真實世界的環(huán)境，為海洋配備完美適合的3D打印機。Oceanic的研究和設(shè)計小組致力于改善在惡劣的海冰環(huán)境中航行的船只的安全性，管理極端寒冷的溫度和巨大的冰負荷。將機械工程的專業(yè)知識、北極工程的實驗研究和數(shù)值模擬與3D打印技術(shù)結(jié)合起來，可能正是他們提高效率和降低一些項目成本所需要的。
用Stratasys的3D打印機打印的船用零件
該公司從Javelin Technologies購買了Stratasys 3D打印機，用于制造基本組件，因為它們通常在非常緊迫的時間內(nèi)工作，因為客戶需要在短時間內(nèi)交付——通常只需幾周時間。使用Stratasys 3D打印機，以及Solid Works3D CAD軟件，使Oceanic專家能夠迅速將概念轉(zhuǎn)化為物理部件，給他們提供了新的機會，讓他們在內(nèi)部工作，而這些工作曾經(jīng)發(fā)送給外部供應商。使用3D打印機可以實現(xiàn)零件制造的復雜性，進而提高物理模型實驗的復雜性，從而提高了精度并使客戶更加滿意。
Oceanic聲稱他們使用SOLIDWORKS節(jié)省時間并進行自己的3D打印，以快速驗證設(shè)計，以滿足苛刻的項目期限。他們也總是測試并推動3D打印機和構(gòu)建材料的功能達到極限，有時設(shè)計非常薄的部件。制作團隊已經(jīng)習慣了Javelin的高水平服務和支持，因此與公司合作是一個明智的選擇。
在惡劣的海洋環(huán)境中工作會帶來額外的挑戰(zhàn)，使用3D打印機可以有效地打印替換部件并根據(jù)需要對其進行修改?，F(xiàn)在，3D打印部件已經(jīng)成為可能，這些零件曾經(jīng)只經(jīng)過機械加工，因此設(shè)計師可以添加一些細節(jié)和功能，而這些細節(jié)和功能本來是非常昂貴的，甚至是不可能實現(xiàn)的。例子包括機械連桿、方向舵、安裝支架、支柱，甚至是定制儀器。
Oceanic的一些項目的范圍是通過結(jié)合實踐知識，最先進的工程方法和基本的危險概念設(shè)計，為需要冒險進入惡劣海洋環(huán)境的船舶和船隊的安全和可持續(xù)設(shè)計制定指導方針。正因如此，Oceanic公司在紐芬蘭和拉布拉多擁有一套世界一流的海洋研究設(shè)施，其中包括加拿大海洋、海岸和河流工程項目國家研究委員會，和紀念大學海洋工程研究中心和海洋研究所。無論是承包研究船舶、船只、海上結(jié)構(gòu)物，還是其他海洋系統(tǒng)，海洋公司都向客戶提供專業(yè)知識、先進的設(shè)備和現(xiàn)在的3D打印技術(shù)，以實現(xiàn)甚至最雄心勃勃的項目。
NOAA：FormlabsForm2打印機安裝在GyroPro穩(wěn)定平臺上，用于繪制加勒比和南大西洋淺灘深水地區(qū)的地圖
2018年，美國商務部國家海洋和大氣管理局(NOAA)嘗試在動態(tài)環(huán)境下進行3D打印，這一嘗試更進一步，他們派了一支隊伍登上船舶Okeanos控險家，配備了一臺立體光刻設(shè)備(SLA)式打印機——它使用紫外線(UV)固化液體和激光逐層固化液體，繪制加勒比海和南大西洋淺水區(qū)的地圖。嚴酷的海洋環(huán)境對工程師和設(shè)計師來說是一個挑戰(zhàn)，他們需要開發(fā)能夠幫助船舶、海洋結(jié)構(gòu)和團隊在地球上一些最糟糕的環(huán)境中工作的技術(shù)。在船舶內(nèi)部可以使用3D打印技術(shù)來恢復和創(chuàng)建備件，甚至在船上都可以改變生活。
