连续纤维3D打印大型海上船艇
导读：2021年5月14日，南极熊获悉，意大利Moi复合材料公司推出了一款3D打印游艇——MAMBO，向我们展示了连续纤维3D打印技术（CFM）可用于船艇行业的定制、自动化生产的可能性。
△Moi复合材料公司推出的MAMBO船，照片来源Moi Composites公司
自2015年为连续纤维制造（CFM）工艺申请专利以来，Moi复合材料公司（意大利米兰）已经为这种基于沉积模式的3D打印技术展开了一系列的探索应用，包括螺旋桨叶片和假肢。CFM的主要特点包括Moi复合材料公司的定制设计软件、紫外线（UV）固化、机器人手臂的使用和联合制造模式。
最近，Moi公司在2020年10月热那亚游艇展上正式亮相了一艘名为MAMBO的示范机动船，向我们展示了其CFM技术可作为更快、更具成本效益和创新的海洋结构设计和制造的解决方案。
△为了实现MAMBO设想中的复杂形状，Moi复合材料公司及其合作伙伴使用AutoDesk软件来设计船艇上的50个独立3D打印构件
Moi复合材料公司的联合创始人Gabriele Natale声称，他和另一位联合创始人Michele Tonizzo早在2017年意大利热那亚船展上就提出了MAMBO的想法。同为钓鱼爱好者的Natale说：“我和Tonizzo意识到，许多越来越有创意和创新的船只是被设计而从未被建造或制作成原型，这可能是因为建造大型复杂的玻璃纤维复合材料船体的模具成本太昂贵，而且制造物流太复杂。我们认识到Tonizzo的无模、连续纤维3D打印技术可以成为一个有利的解决方案。从那里开始，我们开始便制定计划，并开始与船舶行业的合作伙伴会面。”
MAMBO长6.5米，宽2.5米，净重约为800公斤。它配备了导航系统、软木地板、白色皮革座椅和115马力（hp）发动机。Moi复合材料公司与海洋设计工程工作室MICAD（意大利莱切）合作，为整船设计了结构设计概念，将有机形状融入其结构元素，其灵感来自于Sonny Levi的著名Arcidiavolo双体船。用于设计和部件的流体动力学分析的则是Autodesk（美国加州圣拉斐尔）的软件。
打印和组装
欧文斯科宁公司复合材料科学和技术副总裁Anne Berthereau博士指出：“船体和甲板是用欧文斯科宁公司（美国俄亥俄州托莱多市）提供的单向（UD）连续玻璃纤维和乙烯基酯树脂打印而成。我们的产品完全适应创新的制造工艺，在机械性能方面有明显的改进。”
△Moi复合材料公司的连续纤维制造3D打印机
△Moi复合材料公司连续纤维制造3D打印机上的KUKA机械臂；使用Moi复合材料公司基于沉积的紫外线固化CFM技术、机械臂和数字设计软件，部件的打印在Moi的米兰工厂和合作伙伴欧特克在英国的先进制造工厂之间进行
这艘船被设计成50个独立的打印部分，其中一半在Moi复合材料公司的米兰工厂打印，另一半在合作伙伴欧特克公司位于英国伯明翰的先进制造厂（ACF）打印。Moi复合材料公司基于沉积的CFM三维打印技术，在打印头旁边装有紫外线灯，用于原位固化，两个工厂都使用了KUKA双机器人。Natale说："我们在一个基于云的共享文件平台上分割型材，以跟踪型材的生产情况。通过这种方式，我们能够快速打印整艘船，所有部件的总打印时间约为两个月。
打印出来的部件被运到Catmarine公司在意大利米吉亚诺的船厂进行组装。Moi复合材料公司的业务战略负责人Merry Le指出：“每个部件都被拼接在一起，就像乐高积木一样。--然后用粘合剂粘合起来。然后，整个船体通过手工分层与额外的玻璃纤维/聚酯层和PVC夹层进行层压。这样做是为了使最终的船在结构上具有连续性"。他补充说道："有一天，也许我们会有一台机器可以一次性3D打印整个6.5米的船。今天，它是增材制造和传统制造之间的一个混合过程"。在船体和甲板被完全组装、打磨和涂胶后，Moi复合材料公司的合作伙伴为该结构配备了推进器、导航和其他系统，以完成该船。
装配和精加工
△打印完成后，所有部件被运到Catmarine在意大利Miggiano的船厂进行组装
△50个3D打印的玻璃纤维组件被化学粘合在一起
△额外的玻璃纤维/聚酯层由手工在3D打印的结构核心上层压，然后进行精加工和凝胶涂层
△成品船的特写
MAMBO后续的制造步骤
2020年秋季MAMBO进行了初步的海试和稳定性测试，船速最高达到26节。因疫情原因推迟了很多的远距离测试，但Moi复合材料公司计划在2021年夏季继续进行海试，努力实现该船的认证。Le说："我们希望能够与我们的合作伙伴（如欧特克）一起在未来的贸易展上展示MAMBO，以展示CFM技术的潜力。“
△完工的MAMBO游艇
在材料方面，欧文斯康宁公司的Berthereau希望该项目能成为玻璃纤维在复合材料新工艺应用中的一个案例。她说："这项技术融合了热固性复合材料的优势和增材制造的潜力，可以在没有模具的情况下实现完全自由的形状，并生产小批量和定制的零件。与Moi的合作是欧文斯科宁与初创公司合作的一个案例，也展示了我们应用玻璃纤维技术为客户提供解决方案的能力。"
除了MAMBO，Moi复合材料公司还希望将其技术的速度、多功能性和灵活性优势扩展到其他船舶和海洋项目。Natale指出："增材制造、数字化和自动化的结合可以加快新概念和未来主义项目的创造，因为对于你想要设计的每一艘船，你都不需要创造一个新的模具。使用这种技术，你可以很容易地修改你的3D模型，然后再次打印。这特别适合于短期或一次性的概念船"。
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