摘要:维京游艇通过引入Form 4L 3D打印系统,实现了定制化零部件制造范式的根本性转变——将传统工艺耗时数周的生产周期压缩至24小时内完成,同时将材料损耗降低90%,为高端游艇制造业树立了数字化转型新标杆。
维京游艇通过引入Form 4L 3D打印系统,实现了定制化零部件制造范式的根本性转变——将传统工艺耗时数周的生产周期压缩至24小时内完成,同时将材料损耗降低90%,为高端游艇制造业树立了数字化转型新标杆。
“在船舶行业,许多游艇部件都是某一型号专属,甚至仅为某一艘游艇定制。我们生产某个部件时,可能会制造上百次,也可能只制造一次 —— 而这种高混合度、小批量的需求,恰恰是 3D 打印的优势所在。”
——Winston Zeberlein,维京游轮高级制造工程师
六年前,Zeberlein加入维京游轮公司,将3D打印技术引入设计与工程部门。虽然传统制造方法仍不可或缺,但高度定制的游艇零部件往往需要耗时一周甚至更长时间。如今,凭借Form 4L打印机的速度、表面高光洁度和材料性能,这类零件——尤其是小型玻璃纤维模具和工装仅需单日即可完成,所需工时也大幅缩减。
游艇制造面临两大核心挑战:一是大量一次性定制需求,二是最终产品必须经受紫外线、海水侵蚀、盐雾和高温等严苛海洋环境的考验。通过使用Form 4L设备,在以下应用场景实现了时间与材料的双重优化:
原型制造:包括不锈钢熔模铸造的原型制作;玻璃纤维模具与工装:例如树脂打印嵌件(此类嵌件用于在复合材料部件中形成小型结构特征);终端使用部件:采用Tough 1500 Resin V2材料打印的定制支架、底座及硬件,可与客户指定的音响系统、导航设备和钓鱼配件等实现无缝集成;维京游轮公司以其高度定制化著称——每艘游艇都是独一无二的。Tough 1500 V2树脂材料能够以最少的后处理工序,轻松集成一次性硬件或设备选项,同时提供媲美注塑件的外观质感与触感。
Form 4L:无需调试 即打即用
Zeberlein在 2013 年拥有了自己的第一台 3D 打印机,此后便一直投身于增材制造领域。他自称“技术匠人”,最初的工作就是调整设备参数、维修机器。
可靠性、打印速度、成型尺寸、精度及材料性能是公司选择Form4L打印机的核心考量。他们特别指出,比Form 4L尺寸更大的设备价格会呈指数级增长,且通常采用基于激光的立体光刻技术,其打印耗时往往成倍增加。Form 4L恰好在打印速度、构建体积与成本之间实现了完美平衡。
玻纤模具用挡料板与脱模件
挡料板(也称为 “脱模件”)用于在玻璃纤维模具中塑造特定结构,为舷窗、水下照明灯等部件预留安装空间。传统上,挡料板由泡沫或高密度聚乙烯(HDPE)制成,要么通过手工塑形,要么用计算机数控(CNC)机床切割。泡沫材质的挡料板需要先涂覆厚涂底漆进行表面修整,再经过打磨和抛光处理;根据部件复杂程度,整个过程可能需要 2 至 4 天。而借助 Form 4L一个部件的打印仅需 4 至 8 小时,后续抛光也只需 30 至 45 分钟。
挡板部件根据使用频次差异,分别选用黑色V5树脂或Tough 1500树脂V2材料进行打印。"黑色树脂V5因硬度略高更易抛光,适合单次使用的零件能快速完成表面处理,但其脆性较高;而对于需要长期存在于生产环境中、可能经受敲击或坠落的零件,Tough 1500树脂V2则展现出卓越的耐用性。"
Tough 1500树脂V2打造高强度终端部件
Zeberlein 在维京游艇最初使用线材3D打印机进行作业。虽然ASA材料能耐受紫外线,但每个部件都需要经过繁重的手工打磨才能进行喷涂,以实现与周边船体部件的色彩匹配。
采用Form 4L掩膜光固化(MSLA)技术打印的部件具有精细的表面质量,仅需微量打磨抛光即可达到注塑件的外观标准。随着Tough 1500树脂V2的推出,泽布莱恩得以获得一种在强度、刚度和韧性上与聚丙烯(PP)相媲美的耐用材料,具有优异的抗断裂、抗冲击和抗碎裂性能。根据他的实践经验,用该材料打印的部件既能承受坠落冲击,也能经受反复敲击而完好无损。
使用Tough 1500树脂打印的终端部件会进行配色喷涂,既实现与游艇的色彩协调,也提供紫外线防护。自该材料发布以来,Zeberlein还持续对未涂层、未喷涂的部件进行紫外线曝露测试,验证材料在自然条件下的耐久性。测试部件持续暴露阳光下超过四个月,未出现任何紫外线损伤迹象。
行业影响
传统工艺制造定制船艇部件既依赖高技术工种,又需漫长生产周期。与其他行业相同,3D打印技术的引入显著加速了原型制作进程。
Tough 1500树脂V2不仅能承受冲击和使用磨损,还具备抵御自然侵蚀的能力,满足海洋应用环境严苛要求。该材料的机械性能实现了定制游艇终端部件的直接3D打印生产,耗时仅为传统方法的零头。
Zeberlein认为,3D打印终端部件与模具挡板技术将为船舶制造业带来三大变革:
时间成本压缩:模具制造周期从数周缩短至数日;材料浪费削减:相比传统CNC切削减少高达90%的材料损耗;人力资源优化:让技术工匠专注于高附加值创作而非重复劳动;来源:形优三维