3D打印技術，又被稱為增材制造技術，屬于快速成型制造的一種，其基本原理是首先通過計算機建?；蛘邔嵨镌M行掃描得到三維模型，然后將整體微分切割成無數(shù)個平行于基準平面的剖面，通過3D打印設備自下而上將剖面逐層進行注塑，最終堆積形成完整的立體產(chǎn)品。

3D打印技術最早出現(xiàn)于20世紀80年代中期，早期的3D打印技術僅適用于制造超小型的部件，而且打印精度很低，可用的材料特別少。

經(jīng)過近40年的研究探索，無論是3D打印設備的集成化，還是其打印能力和打印材料的適用范圍都得到了極大的提升，3D打印技術趨于成熟并逐漸形成了完整的產(chǎn)業(yè)體系，受到越來越多行業(yè)的青睞，船舶行業(yè)便是其中之一，業(yè)內(nèi)已經(jīng)成功打印出如螺旋槳、熱交換器、軸瓦等零部件產(chǎn)品。

2015年，美國船級社（ABS）發(fā)布了3D打印技術在船舶與海工領域應用的全面指南《ABS 3D打印技術指南》，揭示了3D打印技術在船舶制造領域內(nèi)的巨大前景和發(fā)展?jié)摿Α?br />
借助于3D打印技術，可以很大程度上減少原材料的浪費。

在傳統(tǒng)的制造工藝中，往往需要對棒材、板材或型材進行進一步的切割、磨削、拼接等精加工過程，從而產(chǎn)生大量的廢料，造成自然資源和人力成本的極大浪費。

通過3D打印技術，可以根據(jù)實際的需求定量使用材料，從而避免了這些材料浪費的環(huán)節(jié)。同時，依托3D打印技術，船舶的建造成為全自動過程，制造效率極大提高。

另外，船舶在水上的航行過程中，可能會出現(xiàn)一些意外導致船體受損。

在當前的情況下，往往只能在原地停留等待救援，而依托于3D打印技術，船員只需要攜帶船體零部件的三維模型就可以進行快速打印，對損傷的部位進行及時的維修與更換。

目前3D打印技術已經(jīng)被應用于一些小型船只和船用零部件的制造。

圖1 完全3D打印的船用螺旋槳

荷蘭達門造船集團利用3D打印技術打造了全球第一款被船級社認可批準使用的完全3D打印的船用螺旋槳。

圖2 3D打印玻璃纖維船

意大利Moi Composities公司在2020年的意大利熱那亞國際船舶展上推出了全球第一艘3D打印玻璃纖維船。這項技術將纖維增強復合材料的高性能和3D打印技術的高效性結合了起來，拓展了3D打印材料的適用范圍。

在3D打印領域，中國雖然是個后來者，但發(fā)展勢頭迅猛。

圖3 通過DLMS技術打印的金屬零件

中船第705研究所成功突破了金屬直接燒結快速成型技術（DMLS），實現(xiàn)了金屬材料的高質(zhì)量快速打印，成為了世界上為數(shù)不多掌握該項技術的企業(yè)。

但是，目前3D打印技術仍然存在一些不足。

首先是可用于3D打印的材料仍然較為匱乏。在造船過程中，針對船體不同部位的使用要求，往往需要用到大量不同的材料，包括不同成分的金屬材料、無機陶瓷材料，有機高分子材料等。然而，鑒于目前可用于3D打印的材料種類仍然較少，還遠遠不能滿足當前的制造需求。

另外，當前3D打印技術的精度仍然不足，無法滿足船舶建造過程中有較高精度要求的零部件的制造，一定程度上阻礙了3D打印技術的發(fā)展。打印精度與建模能力，打印材料的流延性能、固化速率以及打印設備的噴嘴設計、擠出工藝等都密切相關。精度的提高需要各個方面因素的協(xié)同發(fā)展。

最后，當前對于增材制造相關的規(guī)范和標準還不完善。對于3D打印技術的操作流程和最終產(chǎn)品的質(zhì)量檢測仍然缺乏足夠的評價機制。如果要大面積的應用于船舶行業(yè)，還需要進行大量的理論驗證和產(chǎn)品檢驗。

今年6月1日，國家通過了14項增材制造領域的推薦性國家標準，進一步對3D打印行業(yè)進行了規(guī)范，預示著這項技術巨大的發(fā)展前景。隨著3D打印技術的推廣和在船舶領域更為廣泛的應用，必將推動我國從造船大國向造船強國的轉變。