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发展船载3D打印技术改善恶劣海洋工作环境

更新时间:2019/6/8 13:23:30点击次数:字号:T|T

极地水域、结冰的环境和看似恶劣的环境使北极成为最难工作的海洋环境之一,尤其是在船舶和海洋技术方面。这种复杂性需要一些基于风险的设计和框架来实现能够在恶劣生态系统中生存的安全和可持续的技术。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许多挑战,促使政府和公司将额外材料的制造纳入为恶劣海洋条件生存而建造的结构中。

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,在这个未来,他们可以在海上的海军舰船上印刷备件、小型战斗无人机,甚至器官或其他身体部位。2017年,当美国海岸警卫队使用3D打印机在船上制造零件时,这些零件通常不会储存在船上,甚至可能很难购买。目前,3D打印机可供船员在五个海岸警卫队的切割机和几个陆上单位使用,包括新奥尔良基地和巴尔的摩地面部队后勤中心工程服务部。

同样,海岸警卫学院的教授罗纳德津(RonAdrezin)将这项技术应用于偏远地区的行动。一艘420英尺的破冰船正在北冰洋和白令海执行研究任务。在一面,国际性潜水艇工程项目(ISE)应用西亚基的电子束增材制造技术性为北极潜水艇生产制造钛可变性压载舱(VB)。所有这些都是为了让3D打印机工作,并在现场制造一些难以获得的部件。当恶劣的天气使船只无法移动,或者当严重的风暴损坏海洋中的某些东西或冰山威胁到整个舰队时,这些部件将会派上用场。

2015年,Fleetway的子公司海洋咨询公司(OceanicConsultingCorporation)利用3D打印技术创建定制的替换零件,并根据许多研发项目的内部要求进行修改,以研究和改进船舶、固定和浮动海上结构。该公司位于纽芬兰的圣约翰斯,并利用3D技术实施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,模拟真实世界环境,并为海洋配备完美的3D打印机。海洋公司的研究和设计团队致力于提高在严酷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载荷。机械工程专业知识、北极工程实验研究和数值模拟与3D打印技术的结合可能是他们提高效率和降低某些项目成本所需要的。

用Stratasys的3D打印机打印的船用零件

该公司从贾夫林技术公司(JavelinTechnologies)购买了Stratasys3D打印机来制造基本组件,因为它们通常在非常紧张的时间内工作,而且客户需要在短时间内交付它们——通常是在几周内。Stratasys3D打印机和SolidWorks3DCAD软件的使用使海洋专家能够快速将概念转化为物理组件,为他们提供了曾经发送给外部供应商的内部工作新机会。3D打印机的使用可以实现零件制造的复杂性,进一步提高物理模型实验的复杂性,从而提高准确性和客户满意度。

Oceanic声称,他们使用SOLIDWORKS来节省时间,并自行进行3D打印,以快速验证设计,满足苛刻的项目截止日期。他们也总是测试和推动3D打印机和建筑材料的功能到极限,有时设计非常薄的零件。因为制作团队习惯了javelin的高水平的服务和支持,和公司合作是明智的选择。

在恶劣的海洋环境中工作会带来额外的挑战。使用3D打印机可以有效打印替换零件,并根据需要进行修改。现在,3D打印部件已经成为可能。这些零件只加工过一次,所以设计师可以增加一些细节和功能,这些原本非常昂贵甚至不可能实现。事例包含机械设备曲轴、方向舵、固定支架、支撑,以至于是订制仪器设备。

一些海洋项目的范围是通过结合实用知识、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只和船队制定安全和可持续的设计准则。为此,海洋在纽芬兰和拉布拉多拥有世界级的海洋研究设施,包括加拿大国家海洋、海岸和河流工程项目研究委员会,以及纪念大学海洋工程研究中心和海洋研究所。无论是签约研究船舶、船舶、海上结构或其他海洋系统,海洋公司都会为客户提供专业知识、先进设备和当前3D打印技术,以实现甚至是最雄心勃勃的项目。

诺阿:FormLabSFORM2打印机安装在陀螺仪稳定平台上,用于绘制加勒比海和南大西洋浅滩的深水区域。

2018年,美国商务部国家海洋和大气管理局(NOAA)试图在动态环境中打印3D。这一尝试更进一步。他们派出一个小组登上船上的奥凯诺斯风险控制器(Okeanosriskcontroller),并为其配备了立体光刻设备(SLA)打印机,该打印机使用紫外线(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的浅水地图。

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