众力资讯网

不用模具造船,3D打印正在颠覆百年工业?

当大多数人还在用3D打印机制作钥匙扣、小摆件的时候,世界的另一边,有人已经用一台将近40米长的巨型打印机,一层一层地把一

当大多数人还在用3D打印机制作钥匙扣、小摆件的时候,世界的另一边,有人已经用一台将近40米长的巨型打印机,一层一层地把一整条电动水上巴士打印出来,那时候,3D打印不再是极客把玩的东西,反而把船厂里轰轰作响的焊花,默默地变成了机器人手臂的低低声响。

为什么偏偏是船,有可能成为3D打印技术真正意义上的第一块工业试金石,这是由于在所有大型结构之中,船既足够大、足够复杂,而且不像飞机那样监管格外严格,也不像汽车那样需要一年,生产几百万台的标准化产量,它自身就契合“小批量、高定制、强工程感”这一套新的规则。

传统造船行业存在一个老大难问题,即模具的投入,例如制造一条玻璃钢或复合材料的船体时,需要先花费资金制作大型模具,动辄几十米长,需要花费几周甚至好几个月的时间,只有等模具制作完成后,才能真正开始船体成型,但如果设计稍有调整,这样模具往往就得推倒重新制作,对于那些一年仅生产几十条、上百条船的中小船厂而言,这笔成本就如同压在账面上的一座大山。

大尺寸3D打印极为厉害之处在于,直接将模具那一步完全省去,荷兰和阿联酋的企业采用机器人挤出技术,依据数字模型直接打印出接近12米长的双体水上出租车船壳,两艘船体打印花费的时间不到两周,跳过了复杂的模具制造以及大量人工组装环节,仅剩下后期的打磨与涂装工序。

更关键的是,打印材料正在悄然发生变革,阿布扎比那艘打破世界纪录的3D打印水上出租车,运用了高占比再生塑料制成的复合材料,不但能满足强度和耐候性的要求,报废之后还能够被打碎回收,再当作打印原料使用,这种整船都能回收的理念,在传统钢铁或者玻璃钢造船领域,实在是以前完全不敢去设想的途径。

很多人觉得,这不过是几个科技展上的噱头样机,但实际情况比想象要厉害得多,荷兰厂商已经为巴黎奥运会打印出自动化渡船了,欧洲也在筹划专门的3D打印船厂,用自动化打印线批量生产工作艇、执法艇、水上巴士,整条生产线更加安静、更加洁净,所占的空间还比传统船厂小不少。

要是这些是产业侧的野心,那高校跟研究机构所做的,就是给3D打印船获取一个工程可靠性的认证,前些年,美国缅因大学就利用全球最大的聚合物3D打印机,在72小时之内一下子,打印出一条约7.6米长、重两吨多的实验船,不光拿下好几个吉尼斯纪录,还在海工实验池里进行了系统测试,用数据证明大尺寸打印的结构,确实可以承受海况。

更为激进的是智能+打印的组合,麻省理工团队曾经在阿姆斯特丹运河里放下成队的3D打印自主小船,这些矩形船体由低成本打印制造而成,装载着传感器与推进系统,能够自动编队、拼接成临时的桥梁,或是舞台,城市需要桥就变成桥,需要平台就成为平台,把水上基础设施变成可重构的城市模块。

从技术发展的角度来看,船舶很可能会成为3D打印技术的低空试验场,相比飞机,它的安全要求没那么高,又比桌面级的小物件复杂不少,监管方也更愿意在内河船只、港口作业艇这类风险较低的场景中,率先尝试,一旦这种打印船在内河和港湾运行顺畅,材料规范,、结构设计以及质量检测流程都将逐步完善,后续向更大规模的结构应用拓展,也就水到渠成了。

这便是为什么,真正看好3D打印的工程师,一般不会从手机壳、鞋底这类东西说起,而是从“能不能打印一条,能运行5年的轮船”来核算经济账。

对于那些需要高定制的小艇、游船、科研船来讲,当下造一条船的边际成本,正越发接近“改改CAD文件加上多跑几个小时打印机”,设计师完全能够大胆去尝试更加激进的水动力,外形以及内部蜂窝骨架,不用顾虑模具成本会让自己陷入焦头烂额的境地。

当然,船也不是3D打印的躺赢赛道,现有大多数,打印材料以聚合物复合材料为主,面对远洋、大吨位船舶的寿命、火灾安全和长周期海水侵蚀,还需更长时间验证,此时,巨型打印设备本身投入并。

要是把时间轴拉长到未来10年,那情况就很清楚了,首先极有可能被完全重塑的,是那些你一直都不留意的小角色港口,里的拖船、城市水上巴士、旅游观光船、无人清漂船、科研试验艇,因为它们批量不大、更新快速、对重量和能效相当敏感,正好处于大尺寸3D打印能力的“甜蜜区间。

一旦这些看不见的船大量,换成打印的船体,随着产量增加,上游的材料,、打印设备、设计软件、检测标准都会迅速成熟起来,3D打印就从能不能打出一条船,转变为印多少条船最为合算的产业问题,当这套体系稳定下来,它能够很自然地扩展到更多场景,港口的大型,构件、海上风电的基础、乃至部分海军装备的模块化部件。

倒不如换一种思路来思考,如果3D打印真打算大步向重工业领域迈进,这样造船便是它要攻克的首要难关,只有攻克了这一难关,3D打印才有可能摆脱在展会橱窗中作为观赏品的状态,光明正大地出现在实际的船舶设计图纸上,成为主流制造方案中的一部分,现在那些看似主打技术展示的出租车、全自动渡轮项目,实际上都在默默地为实现这个目标奠定基础。

当有那么一天,你走到码头,不经意间看见铭牌上不再写着某某船厂制造,而是仅仅有简简单单一行字“打印日期,20XX年X月X日”,那时,3D打印技术真正的转折点,或许早就潜藏在无数条静静航行的打印小船里头,悄悄地就实现了。