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 2024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(fù)雜性要求一些基于風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)計(jì)和框架，以實(shí)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(tái)和船隊(duì)在惡劣的海洋中航行面臨重重考驗(yàn)，促使各國政府和公司將增材制造納入為生存嚴(yán)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(jī)，他們設(shè)想了一個(gè)不太遙遠(yuǎn)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(jī)，甚至器官或其他身體部件。當(dāng)2017年，美國海岸警衛(wèi)隊(duì)使用3D打印機(jī)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(jī)可供船員使用的五個(gè)海岸警衛(wèi)隊(duì)的切割機(jī)以及幾個(gè)岸上單位，包括Base New Orleans和Baltimore的Surface Forces物流中心工程服務(wù)部。
同樣，海岸警衛(wèi)隊(duì)學(xué)院教授羅恩·阿德雷津(RonAdrezin)將這項(xiàng)技術(shù)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)的行動(dòng)。一艘420英尺的破冰船在北冰洋和白令海執(zhí)行研究任務(wù)。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(tái)3D打印機(jī)進(jìn)行工作，并在現(xiàn)場創(chuàng)建一些難以獲得的部件，當(dāng)惡劣的天氣使船只無法移動(dòng)時(shí)，當(dāng)嚴(yán)重的風(fēng)暴破壞了海洋中的某些東西或冰山威脅到整個(gè)艦隊(duì)時(shí)，這些部件真的會(huì)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(jìn)行修改，用于研究和改進(jìn)船舶，固定和浮動(dòng)海上結(jié)構(gòu)的許多研發(fā)項(xiàng)目。該公司位于紐芬蘭的圣約翰，采用3D技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一些雄心勃勃的項(xiàng)目。他們不斷需要建立精確的比例模型和模擬真實(shí)世界的環(huán)境，為海洋配備完美適合的3D打印機(jī)。Oceanic的研究和設(shè)計(jì)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(fù)荷。將機(jī)械工程的專業(yè)知識(shí)、北極工程的實(shí)驗(yàn)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(xiàng)目成本所需要的。
用Stratasys的3D打印機(jī)打印的船用零件
該公司從Javelin Technologies購買了Stratasys 3D打印機(jī)，用于制造基本組件，因?yàn)樗鼈兺ǔＴ诜浅＞o迫的時(shí)間內(nèi)工作，因?yàn)榭蛻粜枰诙虝r(shí)間內(nèi)交付——通常只需幾周時(shí)間。使用Stratasys 3D打印機(jī)，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(jī)會(huì)，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(yīng)商。使用3D打印機(jī)可以實(shí)現(xiàn)零件制造的復(fù)雜性，進(jìn)而提高物理模型實(shí)驗(yàn)的復(fù)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(shí)間并進(jìn)行自己的3D打印，以快速驗(yàn)證設(shè)計(jì)，以滿足苛刻的項(xiàng)目期限。他們也總是測試并推動(dòng)3D打印機(jī)和構(gòu)建材料的功能達(dá)到極限，有時(shí)設(shè)計(jì)非常薄的部件。制作團(tuán)隊(duì)已經(jīng)習(xí)慣了Javelin的高水平服務(wù)和支持，因此與公司合作是一個(gè)明智的選擇。
在惡劣的海洋環(huán)境中工作會(huì)帶來額外的挑戰(zhàn)，使用3D打印機(jī)可以有效地打印替換部件并根據(jù)需要對其進(jìn)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(jī)械加工，因此設(shè)計(jì)師可以添加一些細(xì)節(jié)和功能，而這些細(xì)節(jié)和功能本來是非常昂貴的，甚至是不可能實(shí)現(xiàn)的。例子包括機(jī)械連桿、方向舵、安裝支架、支柱，甚至是定制儀器。
Oceanic的一些項(xiàng)目的范圍是通過結(jié)合實(shí)踐知識(shí)，最先進(jìn)的工程方法和基本的危險(xiǎn)概念設(shè)計(jì)，為需要冒險(xiǎn)進(jìn)入惡劣海洋環(huán)境的船舶和船隊(duì)的安全和可持續(xù)設(shè)計(jì)制定指導(dǎo)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(xiàng)目國家研究委員會(huì)，和紀(jì)念大學(xué)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(shí)、先進(jìn)的設(shè)備和現(xiàn)在的3D打印技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)甚至最雄心勃勃的項(xiàng)目。
NOAA：FormlabsForm2打印機(jī)安裝在GyroPro穩(wěn)定平臺(tái)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(wù)部國家海洋和大氣管理局(NOAA)嘗試在動(dòng)態(tài)環(huán)境下進(jìn)行3D打印，這一嘗試更進(jìn)一步，他們派了一支隊(duì)伍登上船舶Okeanos控險(xiǎn)家，配備了一臺(tái)立體光刻設(shè)備(SLA)式打印機(jī)——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(yán)酷的海洋環(huán)境對工程師和設(shè)計(jì)師來說是一個(gè)挑戰(zhàn)，他們需要開發(fā)能夠幫助船舶、海洋結(jié)構(gòu)和團(tuán)隊(duì)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(fù)和創(chuàng)建備件，甚至在船上都可以改變生活。
