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专业剖析:增材制造将开辟广阔船舶业市场

  要想知道3D打印对船舶业的影响,首先要了解3D打印技术

  3D打印是增材制造的俗称,它始于20世纪80年代的快速成型技术,不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序,利用三维设计数据在一台设备上就可以快速而准确地制造出任意复杂形状的零件。

  称之为3D打印,是由于其与打印机工作原理基本相同,只是打印材料有些不同。3D打印使用的是金属、陶瓷、塑料、砂等实实在在的原材料,打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。

  多数专家认为,3D打印完全不同于传统制造方式的技术,将解决以前许多难以解决的制造难题,如果在医疗、艺术、生活等领域得到广泛应用,能给人们生活带来深远影响,同时,其将在一定程度上改变以福特制装配生产线为代表的大规模批量生产方式,给制造产业带来重大影响。

  国防科技工业科技成果推广转化研究中心高级工程师吕德龙认为,作为制造业的组成部分,船舶工业将不可避免地受到3D打印技术的重大影响。首先,该技术将加快船舶工业新产品开发速度,降低开发成本。由于成型的便利,利用该技术可以更好地验证和改进设计参数和思路,提高设计水平和效率。比如,设计一个新的零部件时,设计人员可以同时拿出10种方案,并通过3D打印快速验证其合理性。即使是较大的船体设计也可以通过缩小比例的方式快速制作模型,这将极大地激发设计人员的积极性,降低产品研发成本。

  其次,能使配套产品生产更加经济快捷。由于船舶配套产品批量小,不少属于定制性产品,3D打印可以随时调整参数,更低成本地进行小批量甚至单件产品的生产。同时,该技术可给配套产品的维修服务带来极大便利。在舰船上,一些零部件需要更换时,只需将其原理图发送到最近的3D打印机上,然后将必要的耗材放入3D打印机中即可制造出来。

  再次,其能够生产传统加工方法难以制造的产品,并且精度和光顺度更高。传统的制造方法是削除法,要通过多维加工将毛坯上不需要的地方切掉,一些复杂的产品及外板等用这种方法加工起来十分困难。利用三维设计和3D打印技术则可在一台设备上快速而准确地制造出任意复杂形状的零件,解决了许多过去难以制造的复杂结构零件的成形问题,并且加工精度的提高使产品的性能更好。

  此外,3D打印的产品后期加工量少,可节省材料、减少库存,而且可以减少数据的传输和零部件供应商,有利于企业特别是军工企业做好保密工作。有些人甚至认为,对一些小型船体,通过3D打印可以直接成型。

  凭借计算机自动控制、无模具、无工装等特点,3D打印这一“逐层增加材料”的数字制造技术充分体现出其变革性。来自中国船舶重工集团公司经济研究中心的曹林指出,在具体的制造过程中,这一技术相对于传统制造技术,优势尽显。从制造周期来讲,3D打印省去了传统模具制作过程,使得制作周期大大缩短,一般几个小时,甚至几十分钟,就可以完成一个模型的打印。从使用材料来看,3D打印系统可以实现不同材料的打印,来满足不同领域的需要。例如,金属、石料、高分子材料都可以应用于3D打印。与此同时,传统金属加工过程中有大量金属原材料被丢弃,而3D打印过程中金属的浪费量明显减少。

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