3D打印催生的后市场商业模式：按需制作的船用部件

作为全欧洲最繁忙的港口，鹿特丹港在过去的一年里共有105,000艘内河船和29,000艘海船驶入和驶出，运载了共计4亿6百多万吨货物。自从冠以世界上最大港口名号后，鹿特丹港一直在招募机器人公司、先进的制造业和创业公司的加盟，旨在成为世界第一的智能港口。

图片：鹿特丹港,，来源：TCT

有趣的是这个最繁忙的港口在创新层面上颇为积极，还引入了3D打印技术来按需制作船用部件。“创新”对鹿特丹港并非陌生的词汇。以1966年的例子来说，当时鹿特丹港第一次想出使用40英尺长带有双开门的钢制箱子来装载货物，这使得集装箱这一发明首度呈现于世人的眼前，虽说这一发明如今看来十分简单也十分基本，但鹿特丹港是第一个敢于吃螃蟹的港。通过与创新生态公司合作探索更加智能化的海洋工程和物流运输，鹿特丹港持续保持着这种开拓精神。

图片：定向能量沉积金属3D打印,，来源：TCT

该战略的其中一部分就是RAMLAB,这是一个专门进行增材制造的场所，于去年11月成立，专门制造按需认证的金属零部件。该场所的首个实验室是在鹿特丹港，在InnovationQuarter和RDM Makerspace的合作下建成，并提出如果大型金属零部件可以根据需要在当地生产，可以显著缩短漫长的交货时间，并降低库存成本。一个由20多家公司组成的集团，通过一些典型的海运零部件的案例，分享了他们的专业知识并研究了增材制造是否可以应用其中。最近的一个项目是与Autodesk合作的，为期一年，通过混合增减材制造技术来探索船用螺旋桨的制造。

图片：空心螺旋桨叶片原型,，来源：TCT

“总是人适应环境，而非环境适应人，当然除非你是乔布斯。”Autodesk公司的Kelvin Hamilton表示。“我们对我们的合作组织充满信心，因为没有一家公司或个人什么都懂，但如果每个人都能积极参与，就可以更快地实现我们的目标。”

Autodesk开始于设计和建造单个螺旋桨叶片，以证明线弧增材制造（WAAM），这是一种类似于焊接的技术，利用Valk焊接机器人的机械臂可以不受成型尺寸限制地制造大型零件，然后再经过机器精加工。Kelvin解释道：“这将能很快融入到应用端，因为WAAM使用金属焊丝作为原料，所以也就意味着不需要SLM技术所需的特定粉末，也没有余料处理问题，因此港口工程师们可以继续使用他们一直在使用的材料。”

图片：最终完工时的螺旋桨,，来源：TCT

目前看来，这种材料的易用性会是RAMLAB成功的关键。因为直到目前，海运业使用3D打印技术的步伐还十分缓慢。然而因工业备件在其供应链的重要性，3D打印技术未来必然大有可为。通过先难后易的方式，先攻克最难的部分（螺旋桨设计目前还不能使用增材制造技术进行生产），联盟的目标是用这种方式展示3D打印技术到底多厉害。

图片：在建造过程中检查零部件，来源：TCT

“我们这个行业虽然保守，但总要有第一个吃螃蟹的人，我们的开放实验室邀请大家前来参观，让大家看看它究竟可以做到什么程度。”RAMLAB董事总经理Vincent Wegener解释道。“当他们亲眼目睹实验的成果后，他们就会看到其潜力所在。”

第一个螺旋桨就是用不锈钢材料进行制作的，不锈钢与目前用于航海部件的防腐蚀材料的船用镍铝青铜非常相似，以不锈钢为材料测试将可作为镍铝青铜一种概念验证。与航天等行业不同，船舶工业对产品的重量要求不高，所以团队可以用实心打造螺旋桨。但Kelvin表示，就未来的投资回报来看，还是需要生成性设计或者中空填充的产品。一旦材料测试完成，团队将开始构建船舶行业的增材路线图，并用实际在海上航行的船只来收集真实数据。如果一切进展顺利，就可以安置在船上进入正常使用，进一步测试其寿命和耐腐蚀性表现。

能否下海?
一旦产品完成，下一个挑战就是认证和风险管理组织，劳氏船级社与RAMLAB合作处理WAAM的认证过程。之前还没有适用增材制造的最优或标准化认证体系，自2015年与TWI合作以来，公司一直在寻找关于增材制造零部件的第三方认证。

“RAMLAB项目是迈向该产业激动人心的一步，它代表着类似于WAAM这种增材制造工艺的潜力，”劳氏创意部总监Tom White解释说。“在RAMLAB，我们的专家和代表们跟各行各业的设计师、终端用户以及制造商一起，提供指导、共同合作解决整个产品生命周期中的技术及安全规范问题。”

劳氏发行了专为增材制造技术设计的指导说明和路线规划，其将为增材制造部件在对安全要求较高行业的使用提供指导。如今他们已经利用知识和经验总结，帮助增材制造的零部件和工艺安全地投入了市场。Vincent说，在RAMLAB，他们正在研究完善如何监控WAAM工艺以确保生产出可信赖、可重复生产的产品。

Tom还说，“在为这些制造工艺和产品提供认证和质保中，我们支持合作方去根据每一个不同的项目开发完整的定制化的方案，只要其符合生产过程规格和使用情况。”

一个创意中心
RAMLAB和其他几个新兴的科技公司算是鹿特丹港内广义范围上的创意集群，包括环保材料开发商MgAubel；为内河航运提供实时信息的AIS Buddy 软件公司；和每次可以从水中移出500kg的垃圾前卫水下无人机—Water Shark。

按照RAMLAB对供应链的理解，他们就像一个文件夹的数据储存库，他们可以用自己的金属3D打印机在几天之内完成零件的生产并直接送到码头，而不用花费数周甚至几个月的时间去运输传统模式制造的部件。在海工设备内部零件的制造上（像石油钻井平台）也可以少一些材料的损耗，或者与焊料合为一体。

虽然它仍处于早期发展阶段，但是世界各地的港口已经对它产生了兴趣，他们都希望能成为这种数字化生态系统的参与者，Vincent说这样就会产生一种类似“谷歌安卓手机联盟”的效应。鹿特丹港想成为这个领域的谷歌，并引领其他港口以这种构想让海洋产业遵照工业4.0的标准发展。

Vincent还补充道，“我们只是鹿特丹港成为世界第一智能港口大战略的一部分。只是这个拼图中的一小块。”

来源：3D科学谷
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