据今日海军网2020年3月1日报道,蒂森克虏伯海事系统公司在获得质量和安全许可后,计划采用增材制造技术为德国潜艇提供强度更高、重量更轻的零部件,以加速潜艇建造速度。近年来,美欧等国海军逐步扩大增材制造技术应用范围,以优化海军装备制造及维修保障水平。
图1 蒂森克虏伯海事系统公司基尔造船厂
中心专家陕临喆、柳正华认为,对海军而言,增材制造技术具有多项优势:
一、优化维修保障,提升战备水平
2018年9月,“阿里•伯克”级导弹驱逐舰采用金属材料和搭载于航母的3D打印机成功制造出新螺栓,用于修复机库舱门滚轮上的螺栓,节省了大量时间和成本。2018年12月,美国“斯坦尼斯”号航母利用随舰搭载的3D打印机,成功制备出备用卫星天线旋转接头,以及保险丝盒与相关安装零件,无需备品备件,原本预期八周的修复时间缩短为一天,随后,舰上先进制造实验室(AML)基于增材制造技术生产了约300个急需的塑料部件,计划在7个月内完成安装,以缩短交货时间和运输成本;2019年,挪威国防研究机构在“Flotex”演习期间,探索了随舰搭载熔融沉积成型3D打印机的可行性,希望借此提高舰上快速维修能力。
图2 “斯坦尼斯”号航母制备的塑料部件
二、降低新型装备研发周期和成本
2017年7月,美国橡树岭国家实验室与海军颠覆性技术实验室合作,采用大面积增材制造技术和碳纤维复合材料,在4周时间内完成长约9.14米的潜艇艇体模型从概念设计到组装的全过程,将成本降低90%,此举可为潜艇研发论证提供高效支持;2019年5月,美国海军利用增材制造技术,成功为海豹突击队制备了小型载人潜水器艇体,生产周期从原来的5个月缩短至数周,耗资从80万美元降至6万美元。
图3 美海军制备的潜艇艇体
三、提供更可靠、更坚固的零部件
欧防局材料与结构能力技术组(CapTech)目前正基于增材制造技术研发新型拉胀材料,以提高国防领域相关设备的装甲防护能力。为解决导弹连接器常出现的断裂问题及T-45“苍鹰”教练机的供氧问题,美国海军分别于2016年和2017年,利用3D打印技术制备出新型铝合金连接器底壳和聚醚酰亚胺空气导管,在改进性能的同时,大幅缩短设计及制造时间。
增材制造技术可为紧急事件提供快速支持,并实现部件的定制化,未来应用前景广阔。美欧海军高度重视增材制造技术的发展,如美国海军在“增材制造技术愿景”文件中已将增材制造技术视为颠覆性技术。当前,国外海军增材制造技术的发展重点,一是增强制造的大型金属部件的可靠性,以提高造船生产效率,二是推进增材制造技术的上舰应用,以提高舰员级维修水平,优化舰艇战备和持续作战能力。