24、大型船用部件创新制造技术的应用与发展

大型船用部件创新制造技术的应用与发展

1. 引言

增材制造技术（AM）近年来发展迅速，它能够制造具有复杂几何形状的近净形部件，在单个部件生产领域相较于传统工艺具有诸多优势。对于小批量生产，它不仅能提供几何和设计上的自由度，还能大幅减少生产时间、材料消耗，从而降低成本。这为海洋系统部件的生产开辟了新的前景。

传统上，由于部件的复杂性，砂型铸造工艺在螺旋桨和推进系统部件的生产中应用广泛。以固定螺距螺旋桨为例，其传统生产流程如下：
1. CAD模型调整 ：对CAD模型进行技术铸造调整，增加加工余量以考虑铸造过程中的收缩。
2. 木制模型制作 ：外部制作木制模型，正模由翼段和轮毂段组成，生产和交付时间长。
3. 造型 ：用水泥造型化合物分别对木制模型的顶部和底部进行手工造型，模型需绕轮毂轴反复旋转以形成螺旋桨形状，每次旋转后都要进行对齐，且翼型模型的精确放置和对齐需要大量精力，处理重达数百公斤的实木模型需使用起重机系统。
4. 干燥 ：模具根据型腔表面情况进行干燥。
5. 铸造与冷却 ：完成铸造和冷却后进行测量。
6. 加工 ：根据测量结果生成锥形横向压配合的功能表面，并通过磨削对螺旋桨叶片几何形状进行精加工至最终尺寸。

整个生产过程持续约3个月，存在服务寿命长（干燥和冷却时间）和频繁更换机器的特点。特别是在小直径（D < 5 m）螺旋桨的生产中，欧洲工业现有的砂型铸造工艺在当今市场上仅具有部分竞争