近日，魔猴網(wǎng)了解到，美國樸茨茅斯海軍造船廠實現(xiàn)了海軍多年來的重要里程碑：首個通過焊接認(rèn)證的3D打印金屬部件，已于3月18日安裝在了正在服役的“華盛頓”號（SSN-787）核動力攻擊潛艇上。

△美國海軍核潛艇上安裝了首個焊接式3D打印金屬部件

該部件為銅鎳合金法蘭，用于潛艇管道系統(tǒng)。檢驗測試工作于3月9日完成，從最終認(rèn)證到安裝僅用9天。美國海軍表示，如此短的周期表明增材制造可成為潛艇艦隊快速有效的維護(hù)工具。

這一里程碑為何如此重要

銅鎳合金法蘭是連接管道和船上設(shè)備的關(guān)鍵接口。銅鎳合金因優(yōu)異的耐海水腐蝕和抗生物污損性能，廣泛應(yīng)用于潛艇管道。核潛艇3D打印法蘭的認(rèn)證過程十分復(fù)雜，因為該部件必須符合與傳統(tǒng)制造部件相同的安全和性能標(biāo)準(zhǔn)，且與管道連接處的焊縫需承受壓力變化和長期在海水環(huán)境中作業(yè)的考驗。

這種裝置的獨特之處不僅在于使用了3D打印金屬部件。此前的里程碑包括俄亥俄級彈道導(dǎo)彈潛艇上的通風(fēng)擴(kuò)散器，以及在潛艇補(bǔ)給艦上打印并安裝在佛蒙特號潛艇上的不銹鋼手輪（采用AUKUS框架）。此次的突破在于：首次在公共海軍造船廠內(nèi)，為現(xiàn)役潛艇焊接和認(rèn)證3D打印金屬部件，建立了可在整個海軍維護(hù)系統(tǒng)中復(fù)制和擴(kuò)展的資格基準(zhǔn)。

為獲得認(rèn)證，樸茨茅斯海軍造船廠工程師對增材制造的銅鎳材料進(jìn)行了全面焊接鑒定。由于3D打印金屬具有與傳統(tǒng)鍛造或鑄造金屬不同的微觀結(jié)構(gòu)，對熱的反應(yīng)也不同，該團(tuán)隊驗證了焊接接頭能夠承受潛艇深海作業(yè)時的各種工況。

△美國海軍夏威夷號弗吉尼亞級核潛艇

全球供應(yīng)鏈危機(jī)推動3D打印快速應(yīng)用

這一里程碑的緊迫性與潛艇工業(yè)面臨的供應(yīng)鏈危機(jī)密切相關(guān)。自20世紀(jì)80年代以來，歐洲潛艇工業(yè)基礎(chǔ)已萎縮70%以上，供應(yīng)商數(shù)量從約17000家減少到約5000家，而生產(chǎn)需求卻急劇上升。

美國海軍目前每年建造兩艘弗吉尼亞級潛艇和一艘哥倫比亞級彈道導(dǎo)彈潛艇，給供應(yīng)鏈帶來巨大壓力。部分弗吉尼亞級潛艇建造進(jìn)度已落后計劃一年以上。相比之下，傳統(tǒng)法蘭零件供應(yīng)周期可能需要數(shù)月甚至數(shù)年，而3D打印零件可在數(shù)天內(nèi)完成制造和批準(zhǔn)。

目前，美國海軍已投資23億美元用于發(fā)展和加強(qiáng)潛艇工業(yè)基礎(chǔ)，并將增材制造列為五大重點領(lǐng)域之一。2025年初，3D打印技術(shù)已將艦隊中部分零部件的交付周期縮短高達(dá)70%。

"華盛頓"號于2017年10月7日服役，是一艘第四批次弗吉尼亞級潛艇，可執(zhí)行反潛、反水面艦艇作戰(zhàn)、情報收集、監(jiān)視及精確打擊等任務(wù)。該級潛艇由HII的紐波特紐斯造船廠和通用動力電船公司合作建造。

現(xiàn)在，樸茨茅斯完成的資格認(rèn)證過程，為整個潛艇艦隊認(rèn)證更多增材制造部件樹立了先例，也為未來在現(xiàn)役潛艇上焊接更多經(jīng)批準(zhǔn)的3D打印部件提供了可復(fù)制的模板。

編譯整理：3dnatives