積層造形により、大規模な海洋構造物に多様性が追加されます

高価な専用工具を開発または購入することなく、部品のさまざまなイテレーションをすばやく構築できるため、部品のプロトタイピングで積層造形（AM）が頻繁に使用されます。ただし、材料と印刷技術が向上し続けるにつれて、AMの速度と汎用性を最終用途の部品にも拡張できる企業が増えています。特に、新しい設計を迅速に作成する能力が資産である短期または1回限りのアプリケーションの場合はそうです。 。

最近、2つの企業が、複合AMテクノロジーが、自律型無人潜水機（AUV）やモーターボートなどの大型海洋構造物をカスタマイズするためのソリューションを可能にする可能性があることを実証しました。

カスタマイズ可能なAUV制作のための大判3D印刷

自律型水中ビークルは、ボートへの物理的な接続や人間のオペレーターからのリモートコントロールなしで水中を移動できる一種の無人ロボットビークルであり、防衛、海洋研究、またはオフショア調査アプリケーションでのさまざまなユースケース用のカメラまたはセンサーが装備されていることがよくあります。通常、AUVの外部船体は、1つの大きな金属製圧力容器で構成されているか、熱成形されたプラスチックまたは複合材料で作られています。ただし、どちらのオプションでも、専用のツールの開発と購入が必要になります。これは、費用がかかる可能性があり、AUVの顧客に対応できるカスタマイズの量を制限します。 AUVメーカーのDiveTechnologies（米国マサチューセッツ州クインシー）は、複合3D印刷が従来の製造の制限の多くを解決することを発見しました。

2018年、DiveTechnologiesの共同創設者であるBillLebo、Jerry Sgobbo、Sam Russoは、長い耐久性と大きな積載量に対する顧客の要求を満たす、より高性能な新しいAUVを設計し、発売するために独自の会社を設立することを決定しました。

彼らと彼らのチームが開発したのは、長さ19フィート、直径4フィートの商用AUVであるDIVE-LDです。これは、6,000メートルまで潜水し、最大500マイルを移動し、最大1立方メートルのペイロードを運ぶことができます。当初、チームは、車両の最終的な構造が外皮に熱成形プラスチックを使用すると想定していました。設計を調査およびテストするために、Dive Technologiesは、ラピッドプロトタイピングのための3D印刷の使用について、オークリッジ国立研究所（ORNL、オークリッジ、テネシー州、米国）と話し合いました。 ORNLを通じて、ダイブチームは大判アディティブマニュファクチャリング（LFAM）スペシャリストのアディティブエンジニアリングソリューション（AES、アクロン、オハイオ、米国）に紹介され、AUV船体フォームの製造プロセスでAESチームと協力し始めました。

しかし、3D印刷されたプロトタイプに取り組む過程で、DiveTechnologiesはLFAMが完成したを迅速に作成する可能性を認識しました。 プロトタイプだけでなく、コンポーネント。 3D印刷されたプロトタイプコンポーネントは、予想よりも部品要件を満たしているだけでなく、生産車両にAMを採用することで、工具コストを節約し、Diveが従来の方法を使用するよりも迅速に最終製品を生産できるようになり、顧客。

DIVE-LDの外装船体は、AESの4台のCincinnati Inc.（米国オハイオ州シンシナティ）のBig Area Additive Manufacturing（BAAM）3Dプリンターの1台を使用して印刷された9本のチューブ型フェアリングで構成されています。これらのフェアリングは、Sabic（サウジアラビア、リヤド）から供給された繊維を細かく刻んだABSから印刷されています。 AESの共同創設者兼VPであるAndrewBaderによると、AESは2日以内にすべての部品を完全な船体に印刷できます。ダイブに届けられると、3D印刷されたフェアリングは、フェアリングごとに4つの留め具を使用して機械的に固定され、滑らかで流体力学的外面を生成するようにコーティングされます。 2020年に初期テストが成功した後、ダイブは今春に最初の顧客車両を製造し、2021年6月に最初の注文を納品します。

Russo氏によると、AMは、将来の車両や製品に対するDiveTechnologiesの価値提案の中核を成すものになっています。 Diveとのパートナーシップは、AESおよび複合3D印刷にとっても大きな一歩です。 Bader氏は次のように付け加えています。「通常、人々が3D印刷について考えるとき、彼らはプロトタイプ、備品、工具について考えます。したがって、これは3D印刷が他に何ができるかを示しています。」

Dive TechnologiesとAESの詳細については、「大判3D印刷により、AUVのツールレスで迅速な生産が可能になります」をご覧ください。

多用途のモーターボート設計のための連続ファイバーAMと自動化

2015年に連続繊維製造（CFM）プロセスの特許を取得して以来、Moi Composites（ミラノ、イタリア）は、堆積ベースの連続繊維3D印刷CFM技術のさまざまなアプリケーションを検討してきました。 CFMの特徴には、Moi Compositesのカスタム設計ソフトウェア、ロボットアームの使用、UV硬化、および「ハイブリッド」製造が含まれます。これは、3Dプリントされた構造コア上での従来の複合積層です。最近、同社はMAMBOと呼ばれるデモンストレーターモーターボートを通じて、より費用効果が高く、より速く、より革新的な海洋構造物設計のソリューションとしてCFMテクノロジーを実証しました。

MoiCompositesの共同創設者であるGabrieleNataleによると、彼と共同創設者の仲間であるMichele Tonizzoは、2017年のジェノバボートショーに参加し、多くのボート船体に使用されている工具コストと従来のグラスファイバー注入プロセスが、ボート設計者の新しい探求能力を制限していることに気づきました。より複雑なデザイン。 Natale氏は、金型のない連続繊維3D印刷技術が解決策になる可能性があることを認識し、「そこから計画を立て始め、海洋業界のパートナーと会い始めました」と述べています。

結果として得られるMAMBOボートは、長さ6.5メートルx幅2.5メートルで、乾燥重量は約800キログラムで、ナビゲーションシステム、コルクフローリング、白い革のシート、115馬力のエンジンが装備されています。 Moi Compositesは、海洋設計エンジニアリングスタジオMICAD（イタリア、レッチェ）と協力して、ボートの構造設計コンセプトを作成しました。このコンセプトは、SonnyLeviによる有名なArcidiavoloカタマランに触発された構造要素に有機的な形状を組み合わせたものです。オートデスク（米国カリフォルニア州サンラファエル）のFusion 360 CADおよびNETFABB積層造形ソフトウェアを、コンポーネントの設計と流体力学解析に使用しました。

オーウェンズコーニング（米国オハイオ州トレド）から供給された一方向Eガラスとビニルエステル樹脂から印刷されたボートの船体と甲板は、さまざまなサイズの50の個別のセクションで製造されるように設計されました。セクションの半分はMoiCompositesのミラノ施設で印刷され、残りの半分は英国バーミンガムにあるパートナーのAutodeskのAdvanced Manufacturing Facility（ACF）で印刷され、MoiCompositesのCFM3D印刷技術とデュアルKuka（ドイツ、アウグスブルク）ロボットが両方で使用されました。設備。オートデスクの積層造形チームのリサーチマネージャーであるドミニクミュラー氏によると、オートデスクのテクノロジーセンターのCFMシステムにより、ボートをすばやく印刷でき、オートデスクは、オートデスクのソフトウェアを使用してMoiがリモートで運転しているテクノロジーをよりよく知ることができました。 。すべてのコンポーネントの合計印刷時間は約2か月でした。

印刷された部品は、イタリアのミッジャーノにあるキャットマリン造船所に出荷され、そこでつなぎ合わされて接着剤で接着されました。 Moiが補綴物やその他の部品で使用したものと同様のハイブリッド製造プロセスでは、船体全体が、PVCフォームでコアリングされた追加のグラスファイバー/ポリエステル層を備えたハンドレイアップによってラミネートされました。船体と甲板が完全に組み立てられ、研磨され、ゲルコーティングされた後、Moi Compositesのパートナーは、ボートを完成させるために推進力、ナビゲーション、その他のシステムをボートに装備しました。

最初の海上公試と安定性試験は2020年秋に実施され、MAMBOは最大26ノットに達しました。 Moi Compositesは、ボートの認証に向けて、2021年夏に海上公試を継続する予定です。

「積層造形、デジタル化、自動化により、新しいコンセプトや未来的なプロジェクトの作成をスピードアップできます。設計するボートごとに、新しい金型を作成する必要があるからです。このテクノロジーを使用すると、3Dモデルを簡単に変更して、再度印刷することができます。これは、特に短期または1回限りのボートに最適です」とNatale氏は言います。

MAMBOの詳細については、「MAMBOが大型の海洋構造物を3Dプリントするために水域をテストする」をお読みください。