美国海军在舰船上装配3D打印试验室，带来即时修复能力和新的自由度

导读：随着3D打印技术优势的愈发凸显，其在军事领域的应用也开始逐渐被重视起来。尤其是针对长期漂泊在海洋上的军事舰船，3D 打印机可能给海军带来一种在海上修复船只的新方式。

2023年8月12日，南极熊获悉，美军巴丹号两栖舰 (LHD-5) 使用舰船上装备的3D打印完成了受损部件的即时修复，这为海军节省了一大笔原本昂贵的维修费用。LHD-5舰上的海军总工程师表示，他正计划在接下来的几个月里向其他船只和岸上维护中心推广类似的打印机。

△2023年 8 月 6 日，巴丹号 (LHD 5) 号两栖攻击舰与第 26 海军陆战队远征部队 (MEU) 一起通过苏伊士运河时，一名美国海军水手站在旁边观看。（美国海军陆战队照片，由 Nayelly Nieves-Nieves 下士拍摄）

3D打印缩短舰船部件修复周期

以上所提及的舰船修复部件是卸压载空气压缩机，它可以帮助船员可以根据操作的水深来改变船舶的吃水深度。巴丹号贾森·劳埃德少将表示，要更换有缺陷的装置，海军陆战队通常需要等待一年多一点的时间才能获得全新的装置。

巴丹号船员在 6 月份发现舰船上缺失的零部件，并使用船上的 3D 打印机即时建造并对新部件完成了测试。劳埃德表示，3D打印设备的将以往船上零部件的修复等待时间缩短到了五天，还可能帮助海军节省了约 40 万美元。

在接受媒体采访时，劳埃德透露了巴丹号船员如何利用其3D 打印装备的新细节，以及海军工程师使用增材制造技术修复船只所带来的极大便利性，他也希望未来能看到这种新兴修复方法不断发展。

△金属冷喷涂增材制造应用于制造美国海军 NAVSEA 的潜艇部件（图片来源：SPEE3D）

劳埃德表示：“增材制造和先进制造确实是我们未来的发展方向，必须将其推广到真实应用当中去。我们现在已经不具备像二战时那样的铸造能力，也没有能力迅速建造出所需船舶数量。所以，我们必须研究不同的技术才能实现这一目标，增材制造就是其中之一。”

如果劳埃德按照自己的方式行事，在接下来的几年里，金属和聚合物 3D 打印机将到达每个区域维护中心和每个造船厂。大甲板两栖船和航母上会装备上金属打印机，然后是较小船只上装备聚合物打印机”

△美国海军在船上安装的MarkforgedX7 聚合物3D打印机。图片由 Markforged 提供

舰上3D 打印机和岸上团队协同作战

在最近的案例中，海上的巴丹船员与岸上的海军工程师在阿波罗实验室开展了新的合作，以生产和测试用于卸压载空气压缩机的喷雾器板。增材制造项目经理詹姆斯·普鲁塔 (James Pluta) 表示：“海军于 2018 年建立了“阿波罗实验室”。自那时起，其工程师主要驻扎在马里兰州卡德罗克海军水面作战中心，为操作 3D 打印机和相关计算机辅助设计应用程序的水手提供技术援助。”

在两栖战舰的计划中，包含无数的部件和子部件，单个板块似乎可以忽略不计。但劳埃德表示，由于供应系统中没有替换喷雾器板，如果船员无法使用打印机，海军可能很容易陷入更换压缩机的大笔费用。

巴丹号船员能够在海上打印喷雾器板的部分原因是海军海洋系统司令部于五月签署的授权书。劳埃德表示，这次任务允许船员使用 3D 打印来生产一些非关键部件，但需要获得舰艇指挥官的批准。“非关键”是指如果部件发生故障或损坏，船上的水手也不会受到伤害。

劳埃德解释说道：“我们在这里要做的就是区分所有金属打印制件的不同。如果我要打印的东西重要性较低并且不会伤害到人，那么我们就打印它并在船上的操作环境中进行测试。如果有什么东西是非常重要的，如果我打印它并且它在船上失败并且它可能会危急人，那么情况就会有所不同。”

当被问及开始使用增材制造来生产更高关键性的零件是否符合海军的利益时，劳埃德表示：“这取决于具体情况。在和平时期，当等待维修只是一种不便时，就没有动力去冒险打印船舶核心功能不可或缺的部件。我认为在当前环境下，我们需要在实验室进行大量测试，以确保我们不会让水手面临任何安全风险。如果你处于战时环境中，这种计算就会改变。我认为大多数指挥官宁愿拥有他们的舰艇的作战能力，并了解他们可能会接受部件故障的一些技术风险。”

几年前，当海军首次开始尝试增材制造时，系统司令部（管理水手使用的各种技术的海军程序和工程专家）会单独签署哪些组件可以用于 3D 打印。劳埃德表示，随着这项新授权的到位，他估计大约 25% 的船载部件现在符合打印条件。此外，他还计划开始在其他船舶以及岸上区域维护中心 (RMC) 上部署 3D 打印功能。

此前，美国海军已在多艘舰艇上安装了3D打印机，例如约翰·斯坦尼斯号航空母舰（CVN-74）。但海上打印金属部件的出现，加上广泛的新授权，赋予准将们自行决定修理数千个舰载部件的自由度，使得这种新的扩展游戏发生了变化。

劳埃德在谈到两栖攻击舰 LHD-1 时说道：“今年我们将在黄蜂号上安装另一台相同的打印机。我们将在日本 RMC（2024 财年）安装同一台打印机，然后在接下来的五年里，我们将把它们安装在各种两栖舰艇和航空母舰上。”

至于巴丹号，今年船员们可能会有更多机会试验和测试其 3D 打印实验室，因为这艘船载着第 26 海军陆战队远征队，作为巴丹号两栖准备小组的一部分穿越中东和卡特大厅(LSD-50)。