時(shí)間縮短98%，印度海軍開始利用3D打印快速制造船上備件

2020年4月9日，南極熊從外媒獲悉，印度海軍已與印度3D打印服務(wù)局think3D合作，幫助他們通過(guò)增材制造按需生產(chǎn)備件，適用于陸上和海上情況。

由于使用舊的進(jìn)口機(jī)械，備件故障對(duì)于印度海軍來(lái)說(shuō)是一個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。 印度海軍與think3D合作，試圖通過(guò)替代3D打印備件并按需更換來(lái)解決此問(wèn)題。 think3D已向印度海軍提供了各種3D打印備件，所有零件均已成功測(cè)試并整合到其機(jī)械中。 該公司分享了一個(gè)案例，是使用3D打印件替換離心泵葉輪，這是船舶運(yùn)行的關(guān)鍵部件。

海軍艦船上的離心泵葉輪，think3D拍攝的照片

為舊機(jī)器采購(gòu)零件的困難

海軍艦船上存在的大部分機(jī)器都是很老的，并且是從其他國(guó)家進(jìn)口的。因此，每當(dāng)零件損壞時(shí)，為這些機(jī)器采購(gòu)備件可能是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，并且在收到零件之前會(huì)耽誤很長(zhǎng)時(shí)間。對(duì)于海軍來(lái)說(shuō)，這是昂貴的，因?yàn)樗�在更換備件之前只能讓機(jī)器保持空閑。海軍迫切需要迅速更換船上的離心泵葉輪，這就是一個(gè)例子。

葉輪是離心泵的旋轉(zhuǎn)部件，它負(fù)責(zé)通過(guò)從旋轉(zhuǎn)中心向外加速流體來(lái)將能量從電動(dòng)機(jī)傳遞到被泵送的流體。在船舶上，它用于將水泵到船舶的各個(gè)部分，以滿足常規(guī)用水需求。葉輪通常根據(jù)要泵送的液體量而具有不同的形狀和尺寸，它們需要長(zhǎng)時(shí)間高速旋轉(zhuǎn)。

這些葉輪的故障給印度海軍造成了重大問(wèn)題。這些故障通常是由于旋轉(zhuǎn)過(guò)程中葉輪眼的位移以及海水中撞擊葉輪的異物引起的。當(dāng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，上述問(wèn)題是經(jīng)常發(fā)生的。這些葉輪的更換零件涉及砂型鑄造制造過(guò)程，通常需要3個(gè)月的周轉(zhuǎn)時(shí)間才能生產(chǎn)新的葉輪。每艘船上都有多個(gè)這樣的泵和葉輪，持續(xù)的故障給印度海軍執(zhí)行常規(guī)任務(wù)造成了重大障礙。

為了尋求一種可快速生產(chǎn)這些葉輪且降低成本的替代制造工藝，印度海軍將3D打印確定為可能的解決方案，并與think3D聯(lián)系。

逆向工程和3D打印葉輪

think3D成立于2014年，提供3D打印，設(shè)計(jì)，掃描和批量生產(chǎn)以及其他制造流程的服務(wù)。它還在AP MedTech區(qū)域運(yùn)營(yíng)著一個(gè)耗資600萬(wàn)美元的3D打印工廠，用于醫(yī)療設(shè)備制造，該區(qū)域是印度安得拉邦醫(yī)療設(shè)備制造園。

在與印度海軍聯(lián)系后，think3D團(tuán)隊(duì)訪問(wèn)了這些船，詳細(xì)了解問(wèn)題并收集有關(guān)葉輪的數(shù)據(jù)，包括所需的材料特性和邊界條件。他們首先對(duì)葉輪進(jìn)行3D掃描并對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行逆向工程。使用先臨三維的EinScan Pro + 3D掃描儀和CREO進(jìn)行此操作，并基于掃描的數(shù)據(jù)創(chuàng)建了CAD模型。然后，think3D使用ANSYS軟件調(diào)查了哪種材料和3D打印工藝適合該應(yīng)用。并測(cè)試了各種材料（如尼龍復(fù)合材料，玻璃纖維尼龍，PA12和其他常規(guī)塑料）的適用性。

對(duì)葉輪進(jìn)行逆向工程，think3D拍攝的照片

葉輪材料的一項(xiàng)重要要求是其阻尼能力，這是指其將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為其他形式的能量而零件不會(huì)破裂的能力。另外，零件還必須具有足夠的彈性以承受振動(dòng)。這排除了各種高強(qiáng)度材料，因?yàn)樗鼈兎浅４�，而think3D則確定了最終部件具有良好阻尼特性和彈性的材料。  

使用HP的Multi Jet Fusion技術(shù)，think3D 可以根據(jù)所需的機(jī)械性能3D打印葉輪。然后對(duì)其進(jìn)行CNC加工，并插入金屬襯套，以在金屬桿和塑料組件之間建立接口，這是旋轉(zhuǎn)葉輪而不損壞零件所必需的。在船上進(jìn)行測(cè)試后，葉輪在所需的小時(shí)數(shù)內(nèi)表現(xiàn)出足夠的性能。根據(jù)3D打印，原本需要3個(gè)月才能生產(chǎn)的零件現(xiàn)在只需要要2天，而零件的生產(chǎn)成本卻降低了40％。與重量在8公斤至9公斤之間的傳統(tǒng)制造的葉輪相比，3D打印葉輪的重量也更輕，僅為1公斤。

隨著3D打印葉輪的成功完成，think3D現(xiàn)在開始著眼于為印度海軍建立葉輪的數(shù)字存儲(chǔ)庫(kù)。建立資料庫(kù)后，該公司已承諾按需3D打印所需的葉輪以供應(yīng)給海軍。

原始葉輪部件（左），3D打印版本（右），think3D拍攝的照片

此外，think3D還計(jì)劃將3D打印機(jī)安裝在船上，以便在海上需要按需備件時(shí)，預(yù)先加載備件的CAD設(shè)計(jì)。在大多數(shù)情況下，這將需要印度海軍將零件空運(yùn)到船上或?qū)⒋�運(yùn)回岸上以裝配零件，這兩個(gè)零件的成本都很高。 think3D因此正在為印度海軍建造定制的3D打印機(jī)，該打印機(jī)能夠在離岸條件下進(jìn)行增材制造。


編譯自：3dprintingindustry