3Dプリンティングは、最も一般的なアディティブ・マニュファクチャリングの形態であり、製造とエンジニアリングに関連するすべての分野で「話題」の技術となっており、造船でも変わりません。 しかし、興奮は何の目的でもありません。 5年前、3Dプリンティングは 、木造船の復元、 概念実証の迅速な試作、およびスケール3Dモデルの作成に使用されていました。 現在、船舶に追加製造された部品が設置され、3Dプリンティングのラピッドプロトタイピング機能、船内に設置された3Dプリンタ、より重要なスケールで造船所内に設置された 3Dプリンタ、海を遠く離れた3Dプリントボートが見られます。 この進歩はすべてエキサイティングであり、アディティブマニュファクチャリングの未来は明るく見えますが、3Dプリンタがすべての造船所で一般的であり、すべての船舶に搭載される前に、いくつかの深刻なハードルが残っています。
ラピッドプロトタイピング
アディティブマニュファクチャリングが従来の技術よりも大きな利点の1つはスピードです。 初期コンセプト、3Dモデル、製造部品の間のタイムラインを短縮します。 3D CAD 技術では、プロセスの各ステップで部品を物理的に製造する必要がなくなりましたが、設計を理解したり、不整合を視覚化したりする最も効果的な方法は、3D 空間でオブジェクトを見ることです。
3Dモデルとして既に存在する設計を数分または数時間で素早く印刷することで、数日(せいぜい)で機械加工されるように送信するのではなく、かなり大きなスケールで反復処理することが可能になります。 ノーフォーク海軍造船所(NNSY)では、3Dプリンティングのラピッドプロトタイピング機能が、ジェラルド・R・フォード級の空母にサービスを提供するために使用されています。
「フィットアップの目的を見るためだけに2〜3ヶ月かかる金属から何かを作るのではなく、3D部品を印刷し、モックアップに置くことができます」と、NNSY高速プロトタイププログラムリーダーのビル・ハレルは言いました。
3D プリンティングは、船舶の設計プロセスの初期に作成された 3D CAD モデルと組み合わせて使用する場合に特に便利なツールです。 3Dプリントされた、船の正確なモデルは、単に示して伝える以上のもののために使用することができます。 これは、コンピューター支援分析を補完するプールやその他の実世界環境での静水圧試験やその他のテストに最適なソリューションです。
アディティブマニュファクチャリング
プロトタイピング以外にも、アディティブマニュファクチャリングは、現在、米海軍の船舶や ワークボート に認定され、インストールされた完成品の生産に使用されており、コンセプトと最終製品のギャップをさらに削減しています。
ハンティントン・インガッズ・インダストリーズ(HII’s)ニューポートニュース造船部門では、米海軍の軍艦に添加製のハードウェアが初めて使用されています。 2019年初頭に空母ハリー ・S・トルーマンに設置されているプロトタイプ配管アセンブリは、評価のために取り外される前に、1年間船上でテストされます。 米海軍の3Dプリンティングへの献身も船舶への実装を超えており、米海軍航空システム司令部(NAVAIR)も2018年に3Dプリンティングに多額の投資を行い、その艦隊 の承認された3Dプリント部品の数 を約5倍の1,000に増やしました。
メンテナンスに関する考慮事項
造船所でのプロトタイプ作成の効果的なツールであることとは別に、製造の範囲を減らしつつ、3Dプリンタは船上の交換部品のソリューションになりつつあります。 特に、船舶全体の既存の As-Built 3D CAD モデルからその部品を取得できる場合、特定の部品にオンデマンドでアクセスできる柔軟性は非常に高いものです。
最も顕著なのは、アメリカ海軍は USSエセックスに乗ってこの種のシステムを試しています. その船に乗って初期の努力はプラスチック医療用品、オイルタンクキャップ、および同様の部品を生産することに限定されていたが、それは造船内の3D印刷を取り巻く伝統的な考え方の飛躍を表しています。
より小規模では、フランスの船員はヨットに乗った3Dプリンタを使用して 、6ヶ月間の長さ10000kmの間にプラスチック部品を印刷して展開することに成功し、地中海と北大西洋を航海しました。 小規模にもかかわらず、その成功は、オンボード3Dプリンタまたは添加剤製造機が容器に提供できるユニークな可能性を示しています。
ソフトウェアの役割
造船中での3Dプリンティングの採用の鍵の一部は、データの転送にあります。 3Dプリンティングの時間節約は、部品を一から再設計することを余儀なくされた場合や、オフシップを操作するために「電話ホーム」を余儀なくされた場合に蒸発する可能性があります。
船舶とその部品の既存の3D CADモデルを持ち、STLのような3Dプリントフレンドリーなフォーマットに素早くこれらのコンポーネントをエクスポートできることで、ダウンタイムを短縮し、アディティブマニュファクチャリングの効率に直接対応します。 印刷するパーツに追加の操作が必要で、オンボードおよび単一のエコシステム内で迅速に改訂、再エクスポート、再印刷が行われるようにすることが重要な場合は、特にこの問題が発生します。
楽しみ
技術的な課題にもかかわらず、特に移動容器の有用なスケールでの3D印刷に関連するユニークな問題。 業界が可能な潜在的な効率の向上を見ていることは明らかです。 今後5年以内に、実際の船舶に搭載されている3Dプリント部品の数が大幅に増加する可能性があります。
しかし、造船におけるアディティブ・マニュファクチャリングの最初のハードルが固有の技術そのものであれば、次は広く採用されるだろう。 現在、コンポーネントが船舶にインストールおよびテストされている間、それは小規模で臨時の規模です。 しかし、添加生産されたコンポーネントの大量実装に関する最初の重要な要素は、すでに認定されています。 プロセスの品質を客観的かつ迅速に評価する能力は、新しい技術を実装するか、試行錯誤に固執するかの違いになる可能性があります。 DNV GLのような企業はすでにアディティブ製造プロセスと製品を認定しており、より多くの企業が従う必要があります。