大幅面3D打印实现自主水下航行器的无模具、快速生产

根据3D科学谷的市场观察，Dive Technologies通过大幅面3D打印完成了19英尺长的DIVE-LD自主水下航行器的外部，是由九个3D打印的复合整流罩制成的，这些整流罩经过机械组装和涂覆。

更好的性能、更快的交付

自主水下航行器（AUV）是一种无人驾驶机器人车辆，能够在水下行驶而无需与操作员进行物理连接或由其进行远程控制。AUV通常配备传感器，照相机或运输设备，用于各种市场，包括国防和海洋研究。还将AUV用于海上勘测工作，以监控现有的石油或天然气或海上风电基础设施，并调查新开发的区域。

通常，AUV的外部船体要么包括一个大型金属压力容器，类似于有人潜艇；要么这些容器是由热成型塑料或复合材料制成的。但是，这两种选择都需要开发和购买专用模具，这既昂贵又限制了AUV客户可以接受的定制量。而Dive Technologies AUV发现，复合3D打印可以解决传统制造的许多局限性。

/全新制造视角

根据Dive Technologies，AUV已经存在了几十年，但是客户开始要求使用当前的系统无法实现的功能。客户想要的是功能更强大的平台，从某种意义上讲，他们可以轻松集成更多的有效载荷或传感器，并具有更长的续航能力，以便一次可以连续几天甚至几周而不是几个小时地出海。

Dive Technologies开发的是DIVE-LD，这是一种19英尺长，直径为4英尺的商用AUV，能够潜水至6,000米的深度，行进距离可达500英里，有效载荷能力高达1立方米。根据3D科学谷的了解，船体的流体动力学形状是通过一种新颖的，类似于承载汽车的内部结构实现的，这是一种“自由淹没的体系结构”，这意味着水实际上流进了舱室，而所有电子设备都被安置在保护性压力容器中。

最初，该团队认为，最终结构将使用热成型塑料作为外部船体。为了首先探索和设计，他们开始与美国橡树岭国家实验室（ORNL，美国田纳西州橡树岭国家实验室）讨论使用3D打印进行快速原型制作。通过ORNL，大幅面增材制造（LFAM）专家增材工程解决方案（AES）加入进来，Dive Technologies开始与AES团队合作。



▲@AES

在3D打印原型的开发过程中，Dive Technologies意识到LFAM可以快速生产成品零件的潜力。每个纤维填充的ABS整流罩都是使用AES的BAAM打印机之一进行增材制造的。



▲@AES

DIVE-LD的水力外部船体包括九个管状整流罩，这些整流罩是使用AES的大面积增材制造（BAAM）3D打印机制造的。这些整流罩由SABIC提供的切碎的碳纤维填充ABS打印而成。车内还有77个较小的内部零件，也是3D打印的，包括将传感器，马达和其他电子设备连接至船体的支架和安装架。根据3D科学谷的了解，AES可以在不到两天的时间内将所有零件打印成完整的船体。



▲@AES

/易用且稳定

AES将船体交付给Dive后，Dive将3D打印的整流罩通过每个整流罩使用四个紧固件进行机械固定。整个船体都经过涂层处理，以填充3D打印过程中产生的“谷”或隆起，并产生光滑的流体动力外表面。Dive在2019年至2020年之间对各种涂层选项进行了，并评估了它们的易用性和在6000米海深的稳定性。



▲@AES，AES可以在不到两天的时间内打印出DIVE-LD船体的所有组件。整套整流罩可以在不到15分钟的时间内由两名操作员拆除。

随后这个船体进行了6,000米的深度，首先在Woods Hole海洋学研究所（美国马萨诸塞州Woods Hole）的压力室中在样板级别进行了，然后在科德角进行了全面原型的海上试验。

3D打印的原型组件不仅满足了比预期更好的性能要求，而且Dive意识到采用增材制造不仅可以节省模具成本，比传统方法更快地生产最终产品，并实现更高的新水平，还可以为客户量身定制。

每个客户都需要完全相同的规格，如果Dive创建了一种容器设计，并且他们在模具上花费了数十万美元，那么他们必须努力将这一产品推向市常而通过3D打印，如果一个客户想要对设计进行一些不同的调整，或者希望容器变大一点或更长一点，那么这并不带来额外的制造成本。3D打印使Dive能够实现定制解决方案，而无需经历昂贵的开模这样的传统方式。

根据3D科学谷的了解，增材制造已成为Dive Technologies产品价值主张的核心部分。3D打印以一种快速，可配置的方式使制造发生改变。不仅是用于原型制作，而且还用于生产工具，这是前进的方向。