由萨姆·杨创立的夏威夷初创公司Voltage Vessels,已向美国海事防御部门提交了一款六米长的3D打印硬壳充气艇,评估是否可整合到自主海军项目中。船艇整体采用CEAD公司的大幅面增材制造系统打印而成,这是一款荷兰工业打印机,已被多家国防承包商用于船体尺寸复合材料的生产。此次提交是Voltage公司首次正式参与国防评估。Voltage Vessels公司围绕两点论断展开:一是Eclipse X9在结构和海水测试中性能优于现有的打印船用复合材料;二是利用印度-太平洋地区各区域设施根据数字文件打印的船体,可以取代传统的在美国固定设施制造船舶并运送至海外的模式。
△工业厂房内一艘6米长的3D打印充气艇船体。图片来自VoltageVessels公司
材料介绍:Eclipse X9是什么以及它是如何测试的
Eclipse X9 将回收的 PETG 塑料与夏威夷常见的火山矿物——玄武岩纤维碎料结合,制成颗粒和丝状材料,专为大幅面增材制造而设计。
缅因大学先进结构与复合材料中心进行的外部测试证实了Voltage公司所宣称的性能。在项目编号为UM-TC-23-1008的测试中,材料拉伸强度沿打印方向约为108MPa,垂直于层方向约为36.5MPa,而HDPro材料的相应数值分别为49.2MPa和9.7MPa。整体材料的弯曲强度在主要方向上达到了112.98MPa,而木质填充PETG材料的弯曲强度为60.40MPa。经过24个月的盐水浸泡后,材料仍保持了90%以上的强度,吸水率低于0.4%。
超越船体:射频特性与分布式制造的博弈
玄武岩纤维的不导电性赋予了Eclipse X9低介电常数,不会反射雷达能量,也不会干扰自主舰艇系统赖以进行导航、通信和传感器操作的射频信号。这相比铝制和碳纤维船体而言是一项实际优势,尽管其在特定频率范围内的射频透明度仍在评估中。
船体制造模式也遵循同样的逻辑。Voltage Vessels公司并非从美国本土工厂运送替换船体,而是提议在印度洋-太平洋地区设立区域生产节点,每个节点都使用本地配制的Eclipse X9材料,根据数字文件打印船体。据称,年产能可扩展至15,000吨。
△一艘6米长的充气艇船体倒置,艇尾装有机械臂正在作业。图片来自Voltage Vessels公司
用于自主海军项目的3D打印船体
美国海军对增材制造海上平台的兴趣并非空想,而是正在积极投入资金进行测试。BlueOps近期与机器人制造公司HADDY合作,将大规模 3D 打印技术直接集成到军用级无人水面舰艇的生产中,预计此次合作将使目前的产量翻一番。Voltage Vessels 也响应了这一需求信号,但他们关注的是船体层面而非部件层面。
这一区别至关重要。美国海军已向AML3D公司发出意向书,概述了在海事工业基地部署多达100台大型金属3D打印机的计划,目标是到2030年每年生产1600个增材制造部件。注意,是部件,而非船体。Voltage Vessels公司的业务发展已领先于海军目前的增材制造投资方向。国防采购是否会跟进,目前尚不得而知。
领科汇创分析,目前全球海事3D打印仍以零部件、模具打印为主,整船一体化打印属于前瞻性赛道,技术壁垒更高。美国海军现有布局聚焦部件量产,而Voltage Vessels率先实现军用级完整船体规模化打印,形成明显技术代差优势,印证了大幅面增材制造技术在大型海事结构件生产中的可行性。随着军工需求持续释放,未来3D打印船舶将从“部件替代”加速走向“整船量产”,行业增量空间广阔。
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