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船载3D打印技术拓展,改善恶劣的海洋工作环境

魔猴君  行业资讯   2天前

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极地水域、结冰的环境和看似恶劣的环境使北极成为最难开展工作的海洋环境之一,特别是在船舶和海洋技术方面。这种复杂性要求一些基于风险的设计和框架,以实现可在恶劣生态系统中生存的安全和可持续技术。北极或南极水域的航行条件非常困难,海上石油钻井平台和船队在恶劣的海洋中航行面临重重考验,促使各国政府和公司将增材制造纳入为生存严峻的海洋条件而制造的结构中。

2014年,美国海军开始考虑在船上安装3D打印机,他们设想了一个不太遥远的未来,他们可以在海中的海军舰艇上打印备件、小型战斗无人机,甚至器官或其他身体部件。当2017年,美国海岸警卫队使用3D打印机在船上制造零件,这些零件通常不在船上保存,甚至可能难以采购。目前,3D打印机可供船员使用的五个海岸警卫队的切割机以及几个岸上单位,包括Base New OrleansBaltimoreSurface Forces物流中心工程服务部。

同样,海岸警卫队学院教授罗恩·阿德雷津(RonAdrezin)将这项技术用于偏远地区的行动。一艘420英尺的破冰船在北冰洋和白令海执行研究任务。在另一面,国际潜艇工程(ISE)使用西亚基的电子束增材制造技术为北极潜艇制造钛可变压载舱(VB)。这一切都是为了让一台3D打印机进行工作,并在现场创建一些难以获得的部件,当恶劣的天气使船只无法移动时,当严重的风暴破坏了海洋中的某些东西或冰山威胁到整个舰队时,这些部件真的会派上用场。

2015年,Fleetway的子公司——加拿大公司Oceanic Consulting Corporation使用3D打印创建定制的替换零件,并根据内部要求对其进行修改,用于研究和改进船舶,固定和浮动海上结构的许多研发项目。该公司位于纽芬兰的圣约翰,采用3D技术实现了一些雄心勃勃的项目。他们不断需要建立精确的比例模型和模拟真实世界的环境,为海洋配备完美适合的3D打印机。Oceanic的研究和设计小组致力于改善在恶劣的海冰环境中航行的船只的安全性,管理极端寒冷的温度和巨大的冰负荷。将机械工程的专业知识、北极工程的实验研究和数值模拟与3D打印技术结合起来,可能正是他们提高效率和降低一些项目成本所需要的。

Stratasys3D打印机打印的船用零件

该公司从Javelin Technologies购买了Stratasys 3D打印机,用于制造基本组件,因为它们通常在非常紧迫的时间内工作,因为客户需要在短时间内交付——通常只需几周时间。使用Stratasys 3D打印机,以及Solid Works3D CAD软件,使Oceanic专家能够迅速将概念转化为物理部件,给他们提供了新的机会,让他们在内部工作,而这些工作曾经发送给外部供应商。使用3D打印机可以实现零件制造的复杂性,进而提高物理模型实验的复杂性,从而提高了精度并使客户更加满意。

Oceanic声称他们使用SOLIDWORKS节省时间并进行自己的3D打印,以快速验证设计,以满足苛刻的项目期限。他们也总是测试并推动3D打印机和构建材料的功能达到极限,有时设计非常薄的部件。制作团队已经习惯了Javelin的高水平服务和支持,因此与公司合作是一个明智的选择。

在恶劣的海洋环境中工作会带来额外的挑战,使用3D打印机可以有效地打印替换部件并根据需要对其进行修改。现在,3D打印部件已经成为可能,这些零件曾经只经过机械加工,因此设计师可以添加一些细节和功能,而这些细节和功能本来是非常昂贵的,甚至是不可能实现的。例子包括机械连杆、方向舵、安装支架、支柱,甚至是定制仪器。

Oceanic的一些项目的范围是通过结合实践知识,最先进的工程方法和基本的危险概念设计,为需要冒险进入恶劣海洋环境的船舶和船队的安全和可持续设计制定指导方针。正因如此,Oceanic公司在纽芬兰和拉布拉多拥有一套世界一流的海洋研究设施,其中包括加拿大海洋、海岸和河流工程项目国家研究委员会,和纪念大学海洋工程研究中心和海洋研究所。无论是承包研究船舶、船只、海上结构物,还是其他海洋系统,海洋公司都向客户提供专业知识、先进的设备和现在的3D打印技术,以实现甚至最雄心勃勃的项目。

NOAAFormlabsForm2打印机安装在GyroPro稳定平台上,用于绘制加勒比和南大西洋浅滩深水地区的地图

2018年,美国商务部国家海洋和大气管理局(NOAA)尝试在动态环境下进行3D打印,这一尝试更进一步,他们派了一支队伍登上船舶Okeanos控险家,配备了一台立体光刻设备(SLA)式打印机——它使用紫外线(UV)固化液体和激光逐层固化液体,绘制加勒比海和南大西洋浅水区的地图。严酷的海洋环境对工程师和设计师来说是一个挑战,他们需要开发能够帮助船舶、海洋结构和团队在地球上一些最糟糕的环境中工作的技术。在船舶内部可以使用3D打印技术来恢复和创建备件,甚至在船上都可以改变生活。

本文提到的3D打印材料简介

应用最广泛的工程塑料之一、具有良好的强度、韧性等综合性能,适合做功能件、装配件,设备外壳、托架、夹具等等
   
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