近日，瑞典RISE研究院的增材制造科學家Emil Johansson發布了一個新項目，展示了功能齊全的全3D打印船只。研究人員于12月中旬在瑞典西海岸測試了一艘3D打印的摩托艇，同時對活動進行了流媒體直播，從畫面中可以看出這艘3D打印的小船能夠完美地在水面行駛。近年來，3D打印不斷發展，滲透了各行各業，給船舶工業帶來了新的機遇，有著不可估量的市場潛力。
萬物皆可打印
3D打印又稱“增材制造”（Additive Manufacturing），它的出現可以說顛覆了人們對傳統生產制造的認知。
與普通打印機相比，3D打印機的工作原理和前者基本相同，只是打印材料有些不同。普通打印機的打印材料是墨水和紙張，而3D打印機內裝有粉末狀的金屬、陶瓷、砂，以及塑料等可粘合的打印材料。當3D打印機與電腦連接后，通過電腦控制可以把打印材料一層層疊加起來，最終把計算機上的模型變成實物。
起初，3D打印主要是在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型，后逐漸用于某些產品或零部件的直接生產制造。到目前為止，增材制造技術已成功應用于食品、藝術品、時裝、航空航天、汽車、醫療、建筑及教育等行業，被美國《時代》周刊列為“美國十大增長最快的工業”，英國《經濟學人》則將其推崇為“第三次工業革命”。由此可見增材制造技術的優勢與發展前景。
據公開信息，目前3D打印采用的主流技術有：FDM熔融沉積、SLS粉末材料選擇性激光燒結、DLP光固化、SLA光敏樹脂選擇性固化等。
根據CCID公布的數據顯示，2019年，中國3D打印應用服務產業結構中，工業領域應用服務產業規模29.23億元，占比達到64%；消費領域應用服務產業規模16.44億元，占比36%。船舶工業作為傳統工業的一大組成部分，近年來也開始受到3D打印的影響。
船體到備件一網“打”盡
2019年10月10日，一艘長7.6米、重2268公斤的3D打印船在美國緬因大學(University of Maine)一個實驗室公開亮相，這是有史以來體積最大的3D打印物和3D打印船。打印出這艘船的全球最大型打印機有21米長，造價250萬美元，每小時可噴射226.8公斤塑料聚合物顆粒。
2020年10月1日至6日舉行的的意大利熱那亞國際船舶展上，意大利科技初創公司Moi Composites，正式推出全球第一艘3D打印玻璃纖維船。這艘3D打印船長6.5米，寬2.5米，重約800公斤，采用了MOi公司的連續纖維制造（CFM）專利技術。這項技術將連續纖維熱固性復合材料的高性能，與增材制造工藝的潛力和優勢結合。該工藝可以實現定制和高機械性能，這是傳統制造無法提供的。這種材料使產品堅固耐用，重量輕，而機器人系統可實現打印尺寸的可擴展性。
今年11月初，荷蘭萊頓大學的物理學家利用3D打印技術打印出了世界上最小的船只。船只長30微米，只有一根頭發絲的三分之一粗細，比細菌細胞大六倍。盡管極其微小，但是經過電子顯微鏡放大后，可以看見它的設計十分精致，有一個開放的船艙、一根煙囪，甚至還有小舷窗。它雖然沒有推進器，但船身上印了組成螺旋狀的微粒，令它可以用像開瓶器擰動的方式，在液體中推動前進。研制者丹尼拉·卡夫表示：“在未來的臨床醫學中，對于治療診斷以及人體內精準靶向的藥物輸送，微型3D打印船只技術可能起到重要作用。”
3D打印除了船體，還延伸至船舶備件供應領域。對于船舶來說，尤其是遠洋油輪和遠海航行或作戰的軍船，設備故障的修理是很常見的事情，為了應付一些突發情況所需的零部件，要么隨船帶足事先預想的各種可能需要的零件；要么想辦法靠岸修理，這兩種選擇無論哪種都會帶來較高的修理成本和風險。將3D打印技術應用到船舶備件的供應鏈中，不失為一種很好的解決方法。
這對于海運業中的一些大的運營商而言，3D打印船舶備件正迅速成為一個非常有價值的高潛力業務領域。
近日，法國船級社（BV）和制造服務商3D metal Forge（3DMF）以及新加坡海工服務供應商PACC Offshore Services Holdings（POSH）正在合作進行海事行業增材制造聯合工業項目（JIP）。
一些活躍在海運行業的大型公司，例如威廉森、蒂森克虜伯、尹森、瓦錫蘭、川崎重工，以及大型咨詢公司（例如DNV GL），正在進行大量投資，開發基礎設施，通過增材制造技術生產船只備件，在按需求定制和數字倉庫能力方面受益。DNV GL已頒發證書，認證蒂森克虜伯的TechCenter增材制造公司成為全球第一家海事應用3D打印零件生產商。
3D打印優勢盡顯
3D打印船舶與傳統的減材制造工藝相比具有眾多優勢。傳統的減材制造工藝是指利用已有的幾何模型工件，用工具將材料逐步切削、打磨、雕刻，最終成為所需的零件。而3D打印即增材制造，是借助于3D打印設備，對數字三維模型進行分層處理，將金屬粉末、熱塑性材料、樹脂等特殊材料一層一層地不斷堆積黏結，最終疊加形成一個三維整體。所以，首當其沖的就是無材料損耗。3D打印按照所需直接建造，僅使用所必需的材料數量，不會產生多余的廢料。這使得造船的成本近一步降低，從而間接減少人工成本和建造周期。
每艘船在建造的時候都有自己不同的優勢和使用場景。有的側重于速度，有的側重于平衡。有了3D打印機的加入，人們可以使用定制方式來創建船舶的零件，從而優化船的整體性能，例如3D打印船身的骨架。3D打印只需根據自己的喜好調整3D模型即可。
在船舶輕量化建造方面，與傳統制造方法相比，3D打印生產的零件重量更輕。這就意味著船體能夠在保證足夠的強度時速度能夠變得更快，獲得更好的平衡性，降低減重帶來的潛在風險。
水上航行可能會出現很多察覺不到的風險，洶涌的水流會導致船體的損壞部分或顛簸；船殼長期在水里會變得很臟，一旦損壞或骯臟，船體將失去速度或效力；行駛過程中輕微的撞擊通常也會導致船體部件的損壞。而通過3D打印，人們可以快速進行船體部件的維修與更換。
增材制造技術的發展日新月異，科技工作者們一致認為增材制造技術必將廣泛應用于船舶制造業，對造船業產生深遠的影響。
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