美國(guó)海軍為軍艦安裝 Meltio 混合金屬 3D 打印機(jī)，以減少維修時(shí)間

在2022年，埃塞克斯號(hào)成為第一艘安裝金屬3D打印機(jī)的美國(guó)海軍軍艦，以確保急需工具和零件的艦載維修能力�，F(xiàn)在，巴丹（USSBataan）號(hào)也開始轉(zhuǎn)向金屬 3D 打印技術(shù)，這艘海軍突擊艦于2022年11月3日宣布安裝了一臺(tái)金屬3D打印機(jī)。據(jù)悉，這臺(tái)機(jī)器是由Meltio和Haas Automation公司聯(lián)手打造，其中Haas負(fù)責(zé)提供Phillips Additive Hybrid制造系統(tǒng)。

被引入船上維修和制造鋼鐵部件，在美國(guó)海軍艦艇上安裝首臺(tái)PhillipsAdditive Hybrid金屬3D打印解決方案是一個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以擴(kuò)展到艦隊(duì)的其他航母。事實(shí)上，總部位于西班牙的制造業(yè)跨國(guó)公司Meltio正在依靠其美國(guó)經(jīng)銷商飛利浦公司完成更多的歷史性合同，為海軍的其他艦艇提供安裝3D打印機(jī)制造零件和維修工具的機(jī)會(huì)。

△肯尼亞萊瑟姆在 USS Bataan 上安裝的 3D 打印機(jī)，由東海岸公司負(fù)責(zé)維修。圖片由Darren Newell提供

東海岸維修（EastCoast Repair）公司是一家提供全面服務(wù)的船舶維修和制造承包商，該公司在2022年10月協(xié)調(diào)了3D打印機(jī)在黃蜂級(jí)兩棲攻擊艦上的裝載工作。在海軍海洋系統(tǒng)司令部（NAVSEA）技術(shù)辦公室和海軍水面部隊(duì)指揮官（COMNAVSURFLANT）的共同努力下，菲利普斯混合增材系統(tǒng)已經(jīng)成為美國(guó)海軍艦艇上的第一個(gè)混合系統(tǒng)。

Meltio稱，將Meltio線激光金屬沉積頭集成到哈斯TM-1計(jì)算機(jī)數(shù)控軋機(jī)上（該設(shè)備已被證明能在幾艘航空母艦上的浮動(dòng)環(huán)境中可靠運(yùn)行），能夠在同一系統(tǒng)中同時(shí)提供增材制造和減材制造能力。與典型的加工模式相比，這反過來又提高了效率并減少了浪費(fèi)。

Phillips Additive Hybrid的最大賣點(diǎn)之一是，它能夠?qū)�傳統(tǒng)加工與使用直接能量沉積技術(shù)的增材制造工藝結(jié)合起來。其結(jié)果是，菲利普斯公司成功地整合了減材和增材工藝的力量來生產(chǎn)和修復(fù)零件。

△菲利普斯混合增材系統(tǒng)。圖片由菲利普斯公司提供

對(duì)于Meltio公司首席執(zhí)行官AngelLlavero López de Villalta來說，這項(xiàng)技術(shù)在海軍和海洋部門以及一般的國(guó)防部門有著巨大的潛力，因?yàn)檫@些部門需要按需生產(chǎn)，在需要的地方生產(chǎn)。

與其他軍事部門一樣，美國(guó)海軍決心依靠先進(jìn)的制造技術(shù)來提高已部署船只及其船員的自給自足能力，并減少供應(yīng)鏈的周轉(zhuǎn)時(shí)間。前面提到的埃塞克斯號(hào)收到了施樂公司的巨型液態(tài)金屬3D打印機(jī)—ElemX，重達(dá)4630磅，能夠?qū)�鋁加熱到815℃（1500℉）。另外，在2022年，SPEE3D的WarpSPEE3D冷噴技術(shù)被用于按需和在各種海況下打印海上軍事部件。

除了美國(guó)海軍，一般來說，海運(yùn)行業(yè)也有公司利用3D打印技術(shù)取得進(jìn)展的例子，比如挪威跨國(guó)公司W(wǎng)ilhelmsen在2017年與增材制造公司Ivaldi合作創(chuàng)建了微型工廠，在數(shù)小時(shí)內(nèi)3D打印并交付備件。另一個(gè)例子是丹麥資助的未來綠色船舶聯(lián)盟，探索船上打印、大規(guī)模3D打印、4D打印或維修，以及用3D打印進(jìn)行修復(fù)。

△美國(guó)海軍巴丹號(hào)艦艇。圖片由美國(guó)海軍提供

隨著美國(guó)海軍巴丹號(hào)3D打印機(jī)的到位，NAVSEA總工程師和高級(jí)官員Jason Lloyd預(yù)計(jì)海軍將解決艦艇和系統(tǒng)的陳舊問題，這些系統(tǒng)的使用壽命以幾十年計(jì)算，并直接有助于提高系統(tǒng)和艦艇的操作可用性。

Meltio說，菲利普斯增材混合系統(tǒng)能夠打印316L級(jí)不銹鋼，有時(shí)也被稱為海洋級(jí)不銹鋼，它將為水手們提供工業(yè)級(jí)的制造能力，為系統(tǒng)打印單個(gè)部件，而這些部件以前并不容易獲得，無需以更高的成本采購(gòu)整個(gè)系統(tǒng)。

除了巴丹號(hào)船上的金屬3D打印機(jī)外，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的工程師們還安裝了第二臺(tái)3D打印機(jī)來生產(chǎn)聚合物部件。這臺(tái)打印機(jī)使艦上人員能夠打印NAVSEA開發(fā)的300多個(gè)增材制造技術(shù)數(shù)據(jù)包中的任何一個(gè)，這些數(shù)據(jù)包定義了所需的設(shè)計(jì)配置和程序，以制造一個(gè)部件并確保其性能正常。

巴丹號(hào)的這一最新里程碑代表著混合增材技術(shù)在海洋領(lǐng)域有著巨大的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。另一個(gè)需要考慮的方面是，美國(guó)國(guó)防部（DoD）熱衷于通過改善其財(cái)務(wù)狀況來降低運(yùn)營(yíng)成本，而增材制造是有可能降低項(xiàng)目成本的一種方式，同時(shí)能夠更快地制造性能更好的零件。

安裝在海上船只或國(guó)外軍事基地上的3D打印機(jī)為海上的磨損問題提供了一個(gè)理想的解決方案。在這個(gè)領(lǐng)域中，船只被設(shè)計(jì)為服務(wù)幾十年，而混合增材技術(shù)的出現(xiàn)有可能將其壽命延長(zhǎng)至少十年。由于3D打印的按需制造能力，它可以對(duì)未來的船舶行業(yè)產(chǎn)生相當(dāng)大的影響，擴(kuò)大了可能性并節(jié)省了時(shí)間和金錢。