為什么3D打印技術(shù)越來越受船廠青睞？

上圖是電影《阿凡達》的制作方在今年早些時候發(fā)布了一張電影場景的照片，其中包括使用3D打印技術(shù)開發(fā)的游艇模型。

造船廠越來越多地采用3D打印技術(shù)，你知道為什么嗎？

去年秋天，當緬因州大學宣布他們創(chuàng)造了世界上最大的3D打印船時，人們的想象力開始瘋狂起來。按下觸摸屏，讓一艘船從一個巨大的打印機里吐出來，這個想法突然變得可能了。

設計具有新穎形狀的船艇的想法已成為現(xiàn)實的選擇。由于緬因州的團隊在72小時內(nèi)就印出一艘25英尺船，讓生產(chǎn)船脫離工廠生產(chǎn)線的夢想成為了嚴肅的話題。
實際上，在創(chuàng)新的時間表上，事情進展得有點慢。Habib Joseph Dagher作為該大學高級結(jié)構(gòu)和復合材料中心的主任領(lǐng)導了這個項目，他說最可能的直接結(jié)果是在50英尺范圍內(nèi)制造模具的新方法。

“我們認為，明年將推出的首批產(chǎn)品將是用可回收材料制成的全尺寸或接近全尺寸的船艇模具，”“接下來會發(fā)生的事情是造船廠評估模具并給我們反饋，這樣我們就能把這項技術(shù)磨練出來，并能夠在商業(yè)規(guī)模上推廣。”

專家們說，一旦3D打印技術(shù)能夠充分發(fā)揮其潛力，它將在創(chuàng)造性應用方面取得飛躍性進展，這只是邁出的第一步。眾所周知，增材制造現(xiàn)在已經(jīng)在航空航天和牙科等廣泛領(lǐng)域進行測試和實驗。研究人員正在研究可以進行3D打印的各種材料，以及自行構(gòu)建3D打印機的各種方法。美國陸軍正在測試在戰(zhàn)場上使用這種機器的方法，以按需打印替換零件。

卡內(nèi)基梅隆大學剛剛獲得資金，開發(fā)出一種軟件，可以識別CAD文件中的組件，這些組件可以被優(yōu)化和構(gòu)建得更好，比如以不同的形狀來減輕重量。寶馬（BMW）最近在德國開設了一個完整的增材制造園區(qū)，以期改善該公司在2019年以這種方式建造的30萬個零件。
緬因州大學在2019年秋季創(chuàng)造了世界上最大3D打印船，破了三項吉尼斯世界記錄。

“總有一天，我們都會打印出不用模具的船只，”Dagher說，“但是我們都得等待。”

就船只而言，世界各地都在進步。在羅德島的IYRS技術(shù)和貿(mào)易學院，數(shù)字建模和制造項目已經(jīng)進入第四年。杰夫·埃爾斯貝克爾(Jeff Elsbecker)是3D打印技術(shù)的負責人，他說，要想了解3D打印技術(shù)現(xiàn)在的狀況，我們必須考慮一下20世紀80年代的打印機。

“如果你還記得點陣式打印機，我會說3D打印技術(shù)幾乎和點陣式打印機一樣，”Elsbecker說?！敖酉聛砦覀冇眉す夂蛧娔蛴「鞣N各樣的東西。我想最往遠想就像《星際迷航》里那樣的復制人。”

IYRS學院專注于教授學生設計基礎和技術(shù)基礎。幾年后，當他們開始在造船公司或造船廠工作時，一切都將發(fā)生很多變化，但無論采用何種技術(shù)形式，基本技能仍將是必需的。

他表示：“有這么多人在做這么多事情，其中一個問題就是如何讓機器互相溝通?！薄斑@有點像決定是使用beta還是VHF（兩種信號接收術(shù)語），就像那個階段?！?br /> 緬因大學用來制造世界上最大的3D打印船的機器。

IYRS學院的教育主管比爾?凱尼恩(Bill Kenyon)表示，早期采用3d打印技術(shù)的造船商正在將這項技術(shù)用于制造零部件和模具等產(chǎn)品。他說，緬因州的Brooklin船廠就是一個例子，它基本上是一個傳統(tǒng)的造船和維修設施。

凱尼恩說：“1月份我去那里的時候，他們向我們展示了他們設計的船艏錨。“他們用CAD完成所有設計，然后寄給了一家3D打印原型的公司。他們把它拿回來，修改了設計，往返了好幾次，然后那個人就可以用鈦合金打印出來了?！?br />
新西蘭的奧克蘭也在進行類似的實驗。Yachting Developments公司設計主管理查德·布滕（Richard Booten）表示，船廠購買3D打印機的行為引發(fā)了各種猜想。

布滕說：“一旦你有了這些機器，你就開始考慮可以用它們做什么?！薄拔覀兪褂?D打印機制作出很多形狀復雜的船體部件，例如排氣管配件，還有其他船體部件，我們已經(jīng)小有成就。那些我們傳統(tǒng)上都會花大價錢在CNC上構(gòu)建的東西，我們都做到了。這樣做真的為我們節(jié)省了一筆錢?！?br /> 奧克蘭的Yachting Developments公司使用3D打印技術(shù)為其2021年美洲杯青年帆船賽所建造的賽船

Yachting Developments現(xiàn)在也正在使用該技術(shù)來計劃船只改裝，以幫助客戶了解最終組件的外觀和感覺。

Booten說:“我們正在船塢里進行改裝時，他們要在掌舵控制臺上安裝了一個新屏幕?！薄霸谖覀儧Q定用碳或玻璃纖維制造某種東西之前，我們可以先打印出來，這樣船長就能看到他在現(xiàn)實生活中會得到什么?！蔽覀儸F(xiàn)在已經(jīng)打印了其中的兩三個，并且他在此過程中進行了一些更改。這樣做相對便宜。以前，你會在電腦屏幕上做，每個人都會盯著它看?，F(xiàn)實版看起來會有點不同，所以這是一個真正的優(yōu)勢。”

他說，造船技術(shù)下一步會如何發(fā)展，誰也說不準。目前，3D打印材料在建造船體的強度方面無法與玻璃纖維或碳相比，但新材料一直在開發(fā)中。大多數(shù)造船廠都買不起自己的大型3D打印機，因此，他們受制于任何增材制造公司能否在場外進行打印的局限。造船商和其他人一樣，都在努力跟上技術(shù)的發(fā)展，并著眼于未來。

Booten說:“世界各地的人們都在研究3D打印的各種東西。“Booten說。“有人在打印房子，有人打印橋梁，作為一個過程，它將會在未來幾年在行業(yè)中獲得更多的吸引力。”

這是一件很奇怪的事情，當提到3D打印的時候就能想起Nathanael Herreshoff這個名字。

當然，Herreshoff是一位最著名的游艇設計師，他在19世紀末20世紀初美洲杯賽船設計而聞名。他于1938年去世，當時V-8發(fā)動機和金屬切割帶鋸是尖端技術(shù)。

3D打印機直到幾十年后，也就是20世紀80年代才被發(fā)明出來.但這并沒有阻止位于羅得島新港的IYRS技術(shù)與貿(mào)易學院的團隊利用現(xiàn)代技術(shù)建造重塑Herreshoff。在過去的一年里，該團隊正在復制一件有100年歷史的Herreshoff設計。Herreshoff在計劃中指定的一些硬件并不符合標準，必須定制。IYRS決定采用3D打印，將原始圖形轉(zhuǎn)換為打印機可以讀取的文件。

“他們用計算機輔助設計(CAD)把它們制作出來，然后打印出3D圖案，這些碎片可以用青銅制成，”教育主管比爾?凱尼恩(Bill Kenyon)在談到杰夫?埃爾斯貝克爾(Jeff Elsbecker)領(lǐng)導的團隊時說。
Superfici正在使用3D打印來構(gòu)建傳統(tǒng)模具無法制作的特殊形狀的控制臺。通常，可以在不犧牲強度的情況下減輕重量。（圖源：Superfici）
Superfici是一家總部位于超級游艇建造圣地意大利拉斯佩齊亞的公司，該公司正以多種方式使用3D打印技術(shù)，如上圖所示的帆船索具。Paolo Licinio Nazzaro是公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼董事總經(jīng)理。他的團隊與Amer 94的船東合作，創(chuàng)造了他們所說的第一個3D打印掌舵控制臺。它看起來就像是由常規(guī)設計計劃制成的傳統(tǒng)控制臺。
Superfici與Sacs合作設計3D打印的一個掌舵控制臺。
這款控制臺的形狀是傳統(tǒng)模具無法創(chuàng)造的，并且多功能顯示器的集成方式使其可以在以后進行升級。(圖源：Superfici)

接下來，Superfici與Sacs合作設計并3D打印的掌舵控制臺。這款控制臺的形狀是傳統(tǒng)模具無法創(chuàng)造的，多功能顯示器的集成方式讓它以后可以升級，其設計靈感來自航空和汽車領(lǐng)域(例如一級方程式賽車的方向盤)。

如今，該公司正在考慮如何制造全新的船殼，具有集成燈光和護舷等特點。

3D打印代表了一種先進的建造方法，使該技術(shù)開發(fā)團隊能夠?qū)鹘y(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)代尖端技術(shù)相結(jié)合，同時在整個建造過程中節(jié)省時間和成本。