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印度海军与think3D合作,根据船只的需求打印零部件

印度海军是否与印度3D打印服务局合作think3D使用增材制造技术,帮助生产随需应变的备件,适用于陆上和海上。

由于印度海军使用的是旧的进口机器,备件的供应一直是一个反复出现的问题。印度海军与think3D合作,试图通过3D打印零件并按需替换来解决这个问题。think3D已经向印度海军提供了各种3D打印备件,所有这些部件都经过了成功的测试,并被整合到印度海军的机器中。该公司分享的一个案例研究围绕着使用3D打印技术更换船舶操作的关键部件——离心泵叶轮。

海军舰艇上的离心泵叶轮。通过think3D照片。
海军舰艇上的离心泵叶轮。通过think3D照片。

为旧机器寻找备件的困难

海军舰艇上的很大一部分机器都很旧,是从其他国家进口的。因此,在部件损坏时为这些机器采购备件可能是一个漫长的过程,在收到部件之前会有很大的延迟。这对海军来说代价高昂,因为在备件更换之前,它会让机器闲置。一个这样的例子出现在海军长期悬而未决的需求,即快速更换舰上的离心泵叶轮。

叶轮是离心泵的旋转部件。它负责将能量从电机传递到被泵送的流体,使流体从旋转中心向外加速。在船舶上,它用于将海水输入船舶各部分,以满足日常用水需求。叶轮通常有不同的形状和尺寸,这取决于泵送的液体量。它们需要长时间高速旋转。

这些螺旋桨的故障给印度海军造成了重大问题。这些故障最常见的原因是叶轮转动时眼的位移和海洋中的外来颗粒撞击叶轮。由于叶轮高速旋转,上述问题是常见的。这些叶轮的更换零件涉及到砂铸制造过程,通常需要3个月的周转时间来生产一个新的叶轮。每艘舰艇都有多个这样的泵和叶轮,不断的故障给印度海军执行常规任务造成了重大障碍。

为了寻找一种可以快速生产叶轮的替代制造工艺,印度海军认为3D打印是一种可能的解决方案,并联系了think3D。

逆向工程和3D打印叶轮

think3D成立于2014年,旨在提高3D打印的市场认可度及其在印度的潜在应用。该公司还提供3D打印、设计、扫描和批量生产等其他制造流程的服务。它还操作600万美元的3D打印设备医疗设备制造美联社医学技术区这是印度安得拉邦的一个医疗设备制造园区。

在与印度海军取得联系后,think3D团队访问了这些船只,详细了解了问题,并收集了叶轮的数据,包括所需的材料性能和边界条件。它的第一步是对叶轮进行三维扫描,并对其设计进行逆向工程。这是使用EinScan Pro+ 3D扫描仪和CREO来创建基于扫描数据的CAD模型。然后利用ANSYS软件,think3D研究哪些材料和3D打印工艺有利于应用。各种材料,如尼龙复合材料,玻璃填充尼龙,PA12,其他常规塑料的适用性测试。

逆向工程叶轮。通过think3D照片。
逆向工程叶轮。通过think3D照片。

对叶轮材料的一个重要要求是它的阻尼能力,这是指它能够将振动能量转换成其他形式的能量,而不使部件破碎。此外,零件还需要有足够的弹性来承受振动。这排除了各种高强度材料,因为它们是高度脆性的,think3D确定了一种材料具有良好的阻尼性能和弹性的最后部分。think3D选择对所使用的特定材料保密。

think3D利用HP公司的Multi - Jet Fusion技术,3D打印出具有理想机械性能的叶轮。然后通过插入金属衬套的数控加工,在金属杆和塑料组件之间创建一个接口,使叶轮旋转而不损坏部件。在船上试验后,叶轮显示出在要求的小时内具有足够的性能。think3D公司表示,使用3D打印技术,原本需要3个月时间才能制造出的部件,现在只需2天,而制造该部件的成本要低40%。3D打印叶轮的重量也较低,仅为1公斤,而传统制造叶轮的重量在8到9公斤之间。

随着3D打印叶轮的成功完成,think3D现在已经将目标锁定在为印度海军建立一个叶轮数字仓库。一旦仓库建成,该公司承诺3D打印所需的叶轮,以提供给海军。

原装叶轮部分(左),旁边的3D打印版(右)。通过think3D照片。
原装叶轮部分(左),旁边的3D打印版(右)。通过think3D照片。

此外,think3D还详细介绍了它如何与印度海军合作,考虑在海上需要备件时,将3D打印机安装在船上,并将CAD设计的备件预装到机器中。在大多数情况下,这需要印度海军将部件空运到舰上,或将舰载回岸上安装部件,这两种方式都需要花费大量成本。因此,think3D正在为印度海军建造一个定制的3D打印机,能够在海上条件下进行增材制造。

3D打印在海事领域

最近,航运业增加了3D打印技术的应用,以应对印度海军遇到的类似问题,主要是围绕备件供应。例如,干散货航运公司Berge散装需要一个解决方案,以更快和更便宜的速度生产备用排水口塞的船舶。全球航运业集团介绍,以及增材制造服务局Ivaldi集团3D打印一套排水孔塞减少了传统工艺生产排水孔塞所需的成本和时间。

3D打印排水孔塞是Wilhemsen和Ivaldi集团的一部分早期采用者的程序(EAP)是一项按需向船舶和其他船只提供3D打印备件的倡议。这项在新加坡发起的倡议,也得到了新加坡政府的支持联合工业项目似(吉格)来实现船舶行业的增材制造.这个JIP是由新加坡海事和港口管理局(MPA),新加坡的国家增材制造创新集群(运动)新加坡船协会(SSA)。

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特征图像为叶轮的逆向工程。通过think3D照片。