海洋制造新焦点:铜镍合金增材制造加速船舶业轻量化与高性能部件应用
在海洋制造业对轻量化与高性能材料需求日益提升的背景下,铜镍合金(CuNi)正成为增材制造领域备受关注的材料选择。根据行业媒体VoxelMatters的报道,海洋工业尤其是造船领域,材料选择的核心考量是耐腐蚀性和耐久性,这使得CuNi合金因其卓越的耐腐蚀性和低污染率而脱颖而出。
海洋工业中,CuNi合金已广泛应用于脱盐系统、管道、热交换器和冷凝器等部件。尽管大多数CuNi部件仍通过传统铸造方法制造,但增材制造正逐渐成为可行替代方案,能够解决铸造过程中常见的裂纹和孔隙问题,减少返工并缩短交付时间。

通过增材制造CuNi部件,造船和海军机构可以获得显著优势,包括缩短生产时间、减少库存依赖、简化供应链,以及制造更高效设计的组件。此外,增材制造还支持可持续实践,通过最小化材料浪费和本地化生产降低排放。定向能量沉积(DED)等技术还允许修复现有部件,延长使用寿命并降低成本。
目前,增材制造行业中仅有少数公司提供铜镍合金材料,但这一群体正在增长。2022年,3D Systems与HII的纽波特纽斯造船部门合作,推出了专为海洋增材制造开发的CuNi30材料,适用于DMP Flex 350平台。该材料在密度和机械性能上优于铸造部件,并在广泛温度范围内表现稳定,适用于船舶管道、阀门、泵以及石油和天然气组件。
2024年初,德国企业EOS商业化推出其CuNi30粉末,用于激光粉末床融合(LPBF)工艺,该材料是与Philips Federal和Austal USA合作,为美国海军潜艇工业基地开发和验证的。EOS的CuNi30符合ASTM B369-09规范,提供与铸造部件相同的耐腐蚀性,适用于泵、叶轮和潜艇硬件。
近期,多项新举措聚焦于认证CuNi合金用于海洋和国防领域。2024年5月,澳大利亚AML3D与BlueForge Alliance签署101万美元订单,以开发和认证用于国防应用的CuNi合金。同期,英国Renishaw与Metalpine合作,为欧洲海军开发CuNi 10和CuNi 30工艺参数。
美国公司Velo3D也通过600万美元合同,为其Sapphire打印机系列认证CuNi合金,支持美国海军修复船舶结构和组件,成为首家实现这一目标的美国原始设备制造商。
最终,CuNi合金在增材制造中的开发和应用,将为海洋和海军领域用户带来材料性能优势和制造灵活性,推动行业向更高效、可持续的方向发展。


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