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3D打印已接造船商单！解密160小时定制+自动化打造
当传统造船业还在依赖手工铺层和模具制造时，意大利3D打印公司Caracol已经用160小时连续打印出了一艘功能完备的双体船，并成功获得了商业订单。
这艘由机器人7轴臂打造的船只实现了99%整体成型，不仅将生产周期缩短70%，还采用回收材料大幅降低环境影响。
从概念验证到市场接单，船舶制造更快速、更环保、更个性化的定制化生产时代已经到来。
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编译说明
本文主要内容均来自于原文标题为《"Robotic 3D printing can compete with traditional boatbuilding"》，作者为意大利Caracol公司的Simone Barbera（按需制造总监兼业务开发经理）和Mattia De Santis（全球应用工程总监）的AM易道编译。图片来自于同文章以及Caracol。本文信息量较大，AM易道推荐相关从业读者仔细阅读。
正文开始
V2 Group和Caracol AM合作创造了第一艘大幅面3D打印整体式双体船。
这艘功能性船只体现了一种工业雄心，即通过机器人增材制造使造船业更加敏捷、可持续和可定制化。
Caracol的Simone Barbera（按需制造总监兼业务开发经理）和Mattia De Santis（全球应用工程总监）为我们揭示了这个项目的幕后故事。
V2双体船在意大利米兰附近Barlassina的Caracol生产中心和总部进行打印，使用了Heron AM 400—Caracol的机器人大幅面增材制造（LFAM）平台。
该系统专门配置了安装在导轨上的7轴机器人臂，能够打印长度达10米的零件。
V2 Group 和 Caracol 之间的合作是如何产生的？
Simone Barbera: V2 Group 和 Caracol 之间的合作源于通过可持续创新革命化船舶制造的共同愿景。
V2 Group是一家专门从事航海设计和工程的西班牙公司，致力于开发可持续制造的电动船只。
另一方面，Caracol作为机器人先进制造技术的领导者，在海洋领域的大幅面增材制造方面拥有多年经验。两家公司可以合作将他们的概念变为现实。
这种合作伙伴关系自然地围绕彼此的互补优势：V2在海洋设计方面的专业知识和Caracol的开创性机器人制造技术。我们共同致力于开发可扩展的工业化船舶生产方法，重点关注可持续性、效率和定制化。
两家公司通常生产什么类型的产品？
Simone Barbera: V2 Group致力于使用3D打印技术制造组件和船只。
作为一家初创公司，目前正在进行融资轮次，以筹集资金使其业务规模化到下一个级别。
Caracol专门从事机器人先进制造技术，特别是其大幅面增材制造平台—用于复合材料颗粒挤出的Heron AM和用于金属丝沉积的Vipra AM。
这些平台的应用跨越海洋以外的多个行业，如航空航天、汽车、铁路以及建筑或建筑业。
值得注意的是，在海洋领域，Caracol之前与豪华游艇制造商如法拉帝集团或San Giorgio Marine合作生产成品零件，并开发了Beluga：世界上第一艘整体式3D打印帆船。
这个项目的想法是如何产生的？这是一个订单吗？
Simone Barbera: 这个概念是设计一艘超舒适的美式浮桥船，从第一个数字原型开始，最终制造出一艘适合开放水域的功能性船只，完全利用增材制造技术在不间断的160小时打印周期中制造。
该项目既是可扩展生产的概念验证，也是机器人3D打印在成本、效率和可持续性方面能够与传统造船业竞争的演示。
两家公司之间是如何分工的？
Simone Barbera: V2 Group领导项目的初始阶段，监督概念开发、船舶建筑和整体设计定义。
对于第一个原型，他们还提供了结构载荷场景，作为进一步工程工作的基础。
然后Caracol接管了大规模增材制造的设计工程。
这包括调整几何形状以适应3D打印约束，修改设计以整合结构和功能特征，以及进行结构和有限元（FE）分析以验证其机械完整性。
与此同时，Caracol在其专有切片软件中开发了专用功能，以实现高效的路径规划和工艺优化。
在进入最终生产之前，进行了数字仿真和打印测试以完善参数。
Caracol还管理了完整的打印过程和零件后处理。
这是一种机器人化3D打印技术。设备使用了什么自动化技术？
Mattia De Santis: Heron AM系统利用高度自动化的架构来实现大规模机器人3D打印。
在其核心，该系统采用工业级7轴机器人臂—通常来自库卡，尽管它与其他拟人化机器人臂兼容—安装在电动导轨上以扩展其工作区域。
将这种机器人设置转变为功能性3D打印机的是Caracol的专有自动化技术，包括定制开发的挤出系统、运动控制算法和机器人协调软件。
这个自动化堆栈管理增材制造过程的关键阶段，包括运动排序、挤出同步和沉积路径执行—将通用机器人臂转变为完全可操作的3D打印系统。
对于这个特定项目，开发了额外的自动化功能来处理船只的独特几何形状和规模。
这些包括优化的路径规划例程和动态可调的打印参数，使系统能够在整个构建过程中保持精度、稳定性和结构一致性。
这种高水平的自动化确保整个沉积过程是可重复的、高效的，并且适合制造大型复杂零件，最少人工干预。
使用了什么材料？
Mattia De Santis: 该项目使用的材料是玻璃纤维增强的回收聚丙烯（rPP+GF）。
选择它是因为其在机械性能、成本效益和海洋环境耐久性之间的最佳平衡。
从可持续性角度来看，该材料提供了明显的优势：作为回收材料，它减少了通常与原生塑料生产相关的环境影响，并且在使用寿命结束时本身是可回收的。
这与项目通过增材制造最小化浪费和促进造船业循环性的更广泛目标一致。
这艘船的目标是实现工业化。从设计到材料、生产和后处理，采用了哪些创新来实现这一目标？
Mattia De Santis: 为了实现AM双体船的工业化，在项目的所有阶段都实施了几项针对性创新：
设计：
船只采用增材制造设计（DfAM）方法开发，旨在减少组件数量并实现整体式构造。
船体和内部结构在单个零件中打印（占船只的99%），消除了对模具或装配密集型工艺的需求。
材料：
使用玻璃纤维增强的回收聚丙烯（rPP+GF）是一个战略选择。
这种材料在机械性能和成本效益之间提供了良好的平衡，同时支持可持续发展目标。其可回收性和工业规模的可获得性使其适合重复生产。
生产过程：
Caracol利用其Heron AM平台，集成了导轨上的机器人臂和为大幅面打印量身定制的高通量挤出系统。
对于这个项目，开发了定制自动化功能来处理船只的复杂几何形状和规模—优化路径规划和打印参数以确保可重复性和结构一致性。
后处理：
对材料进行了资质认证过程，以确保与海洋后处理技术（如凝胶涂层）的兼容性。这确保打印零件符合美学和保护要求，类似于传统造船标准。
工作流程简化：
通过消除传统原型制作、模具制造和手工铺层阶段，团队显著加速了生产时间线。
船只在仅160小时内完全打印完成，展示了用最少劳动力和缩短交付时间扩大生产的可行路径。
这些综合创新不仅旨在验证增材制造在现实世界海洋应用中的可行性，而且要建立一个适合小批量或定制生产运行的可重复、可扩展工作流程。
在某些阶段是否涉及其他合作伙伴？
Simone Barbera: 在Caracol设施完成3D打印过程后，船体被送到第三方专家进行CNC加工，以精修关键表面并确保尺寸精度。
凝胶涂层由具有海洋级饰面专业知识的外部合作伙伴应用，而Caracol在内部处理最终绘画以保证美学一致性和质量控制。
后处理完成后，成品船体交付给V2 Group，由他们管理系统安装和船只的最终装配，包括推进装置、电池系统和电气组件的集成。
这种协作工作流程对于确保每个阶段都符合工业化功能海洋产品所需的标准至关重要。
在这种情况下，3D打印在哪些方面显著减少了环境影响？
Mattia De Santis: 3D打印通过多个渠道显著减少船舶制造中的环境影响。
增材工艺通过只使用所需材料来最小化材料浪费，与减材方法不同。我们可以利用玻璃纤维增强的回收聚丙烯（rPP+GF）而不是原生复合材料。
该技术消除了对传统模具和造船中典型的有毒层压过程的需求。
组件整合减少了装配要求和相关排放；数字制造将生产周期缩短约70%，节省能源和资源。
最后，生产的船只更轻，在操作过程中需要更少的能源。这些因素共同创造了一个显著更可持续的制造生态系统。
你们已经收到这类项目的订单了吗？
Simone Barbera: 在这个原型的成功演示之后，我们收到了来自海洋行业合作伙伴的大量兴趣，他们希望开发类似的可持续船只解决方案。
也可能通过将增材制造与传统方法相结合。
虽然这些项目的具体细节因仍处于初步阶段而保持机密，但市场反应证实了我们的信念，即这项技术代表着船舶制造的未来。
我们目前正在研发新的V2双体船，同时其他定制项目目前正在规划阶段，利用从这个开创性原型中学到的经验教训来创造具有类似环境效益和生产效率的定制船只。
机器人化技术是否已应用于其他市场（汽车、航空航天等）？
Simone Barbera 和 Mattia De Santis: 是的，Caracol的机器人增材制造技术已成功应用于海洋应用之外的各个行业，包括航空航天、汽车、铁路和设计。
在航空航天领域，Caracol与D-Orbit和米兰理工大学合作，使用电弧增材制造（WAAM）生产了一个加压铝罐。
这个罐体用于CubeSat载体航天器，展示了Caracol技术为要求苛刻的太空应用创造复杂、高性能部件的能力。
在汽车行业，Caracol为几个创新项目做出了贡献。
与Duqueine合作，它开发了用于赛车制造中复合材料零件的大规模3D打印直接模具，大幅减少了交付时间和工具成本，同时保持精度和表面质量。
此外，与Van Venrooy合作，Caracol为定制车辆生产最终使用部件，在Heron AM平台上使用碳纤维增强ABS来提供功能性和美观精致的零件。
在铁领域，Caracol与阿尔斯通合作，将大幅面增材制造应用于复杂、大规模部件的生产。
在设计领域，Caracol的技术在2025年米兰设计周的"PORTAL"装置中展示，与Decibel和Vizcom开发。该项目展示了机器人LFAM如何用于创造沉浸式、功能性设计作品，将先进制造与可持续性和创造力相结合。
这些多样化的案例研究强调了Caracol推动工业制造创新的使命，利用机器人增材技术在各个行业提供可扩展、可持续和高性能的解决方案。
AM易道结语
机器人增材制造技术正以前所未有的速度重塑着传统制造业的版图。
Caracol的跨行业成功应用只是这场技术革命的冰山一角。
双体船、太空级铝制压力罐、大型铁路部件，创意家具，每一个案例都在告诉我们：
大幅面机器人3D打印已经从实验室走向产业前线，从单一应用扩展到全行业渗透。
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