3D打印技術(shù)，又被稱為增材制造技術(shù)，屬于快速成型制造的一種，其基本原理是首先通過計(jì)算機(jī)建?；蛘邔?shí)物原件進(jìn)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(zhǔn)平面的剖面，通過3D打印設(shè)備自下而上將剖面逐層進(jìn)行注塑，最終堆積形成完整的立體產(chǎn)品。
3D打印技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代中期，早期的3D打印技術(shù)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(shè)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(shù)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(shù)在船舶與海工領(lǐng)域應(yīng)用的全面指南《ABS 3D打印技術(shù)指南》，揭示了3D打印技術(shù)在船舶制造領(lǐng)域內(nèi)的巨大前景和發(fā)展?jié)摿Α?br />
借助于3D打印技術(shù)，可以很大程度上減少原材料的浪費(fèi)。
在傳統(tǒng)的制造工藝中，往往需要對棒材、板材或型材進(jìn)行進(jìn)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(fèi)。
通過3D打印技術(shù)，可以根據(jù)實(shí)際的需求定量使用材料，從而避免了這些材料浪費(fèi)的環(huán)節(jié)。同時，依托3D打印技術(shù)，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(dǎo)致船體受損。
在當(dāng)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(shù)，船員只需要攜帶船體零部件的三維模型就可以進(jìn)行快速打印，對損傷的部位進(jìn)行及時的維修與更換。
目前3D打印技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)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(dá)門造船集團(tuán)利用3D打印技術(shù)打造了全球第一款被船級社認(rèn)可批準(zhǔn)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(xiàng)技術(shù)將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的高性能和3D打印技術(shù)的高效性結(jié)合了起來，拓展了3D打印材料的適用范圍。
在3D打印領(lǐng)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(shù)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(jié)快速成型技術(shù)（DMLS），實(shí)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(xiàng)技術(shù)的企業(yè)。
但是，目前3D打印技術(shù)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(jī)陶瓷材料，有機(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前的制造需求。
另外，當(dāng)前3D打印技術(shù)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(shù)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(shè)備的噴嘴設(shè)計(jì)、擠出工藝等都密切相關(guān)。精度的提高需要各個方面因素的協(xié)同發(fā)展。
最后，當(dāng)前對于增材制造相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)還不完善。對于3D打印技術(shù)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(jī)制。如果要大面積的應(yīng)用于船舶行業(yè)，還需要進(jìn)行大量的理論驗(yàn)證和產(chǎn)品檢驗(yàn)。
今年6月1日，國家通過了14項(xiàng)增材制造領(lǐng)域的推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步對3D打印行業(yè)進(jìn)行了規(guī)范，預(yù)示著這項(xiàng)技術(shù)巨大的發(fā)展前景。隨著3D打印技術(shù)的推廣和在船舶領(lǐng)域更為廣泛的應(yīng)用，必將推動我國從造船大國向造船強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。
