为了使欧洲海事行业全球更具竞争力,需要创新的材料来改善船舶的性能,使其更加环保。近年来,其他行业在这一领域取得了很大的进展。然而,海事部门在采用具有较小环境足迹的先进材料时滞后,并且昂贵,更容易维护。
为了推动航运业的发展,欧盟资助的ramses项目利用新型轻量化、高性能材料开发了首个空心螺旋桨叶片的演示。这一创新成果是通过增材制造(AM)实现的,增材制造是一种通过在一层一层的材料上添加3D对象的过程。在《海洋推进与辅助机械》杂志上发表的一篇在线新闻中,项目合作伙伴Naval Group的螺旋桨包经理Patrice Vinot说:“虽然增材制造越来越多地出现在工业中,但复杂部件的编程和设计,如船舶的螺旋桨叶片,是一个相当大的挑战。”该项目组的目标是生产提高船舶操作能力的螺旋桨。
3-D打印用于更好的船舶推进
研究人员用来改善船舶推进的AM工艺被称为金属丝电弧增材制造(WAAM)。该工艺是利用电弧作为热源熔化金属丝。熔化后,金属丝被挤压成珠子,珠子粘在一起形成一层金属。然后一层一层地重复这一过程来构建一个3D金属部件。WAAM用于设计大型部件——在这种情况下,直径可达6米的螺旋桨——这是传统制造技术无法做到的。这一发展将使未来生产更复杂的螺旋桨成为可能。
预计工业收益
该团队的第一个演示者是一个三分之一的空心刀片,适用于集装箱船螺旋桨。它在100小时内以不锈钢印刷,重量约为300千克。虽然只需一个刀片300公斤,而且可以似乎可以嘲从外行,但它可能会看到螺旋桨刀片可以高达20吨!在全面生产时,该团队预计刀片的重量比传统部件少40%。将通过数值模拟评估刀片的流体动力学性质。它将进一步受到疲劳和腐蚀测试。
ramses(可持续和高效船舶先进材料解决方案的实现和演示)项目目前正在开发一种全尺寸、中空叶片的集装箱船舶螺旋桨。维诺表示:“这项新案例研究揭示出的过程潜力意味着,我们现在预计,未来的螺旋桨将有无与伦比的性能。”该项目为期4年,目前已过半。
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