加拿大海军利用3D打印部件重塑维修供应链，延长潜艇服役寿命

2025年5月26日，南极熊获悉，达尔豪斯大学与加拿大国防研究与发展局 (DRDC) 合作，共同应对加拿大老化潜艇舰队的关键零部件供应挑战。此次合作的重点是开发海军部件的增材制造工艺，以应对加拿大正在准备更换维多利亚级潜艇的计划，这些潜艇计划于 2030 年代中期退役。在新潜艇预计于 2035 年左右抵达之前，维护现有舰队对于军事战备至关重要。

△图片来源：达尔豪斯大学

项目解决了一个重大的后勤难题：在原制造商可能已不复存在的情况下，为数十年历史的潜艇采购替换零件。哈利法克斯大西洋研究中心国防研究与发展中心的国防科学家卡梅伦·芒罗解释了当前的情况：“如果你需要更换一艘35年前建造的潜艇上的一个零件，你可能会发现制造商已经不复存在了。传统的定制部件采购方法可能需要数年时间，从而造成延误，影响作战准备。”

△HMCSWindsor 在哈利法克斯进行例行维护。（图片来源：国防部）

当传统供应链不足时，就需要创新介入。来自达尔豪斯大学的材料工程师保罗·毕晓普（Bishop）博士接受了这一挑战，他采用先进的材料科学和3D打印技术来满足海军的需求。3D打印是一种高度专业化的技术，可以直接利用金属粉末打印出最复杂的设计。鉴于强大的功能，它越来越多地被尖端制造商用来制造喷气发动机部件、外科植入物、航天器部件以及许多其他对细节要求极高的部件。

△激光定向能量沉积制造矩形棒，用于测量印刷海军合金的机械性能。

毕晓普博士表示：“达尔豪斯大学为这项技术设计并投入运营了一套极其全面的基础设施，不仅在全球范围内具有竞争力，而且在全国范围内独一无二。”

△Bishop 博士在他的增材制造实验室里。（图片由 Cody Turner 提供）

此外，达尔豪斯大学的研究团队正在开创性地研究国防标准海防用合金，这些合金此前从未在增材制造应用中进行过研究。

△将金属粉末输送到定向能量沉积系统中的激光焦点的系统。

此次合作将达尔豪斯大学定位为国防研究与发展中心 (DRDC) 与加拿大制造商之间的桥梁，并得到加拿大创新基金会 NSERC 和行业合作伙伴联盟的支持，以制造必要的零件。通过开发材料和加工参数的基本“配方”，达尔豪斯大学制定了企业无需大量研发投入即可实施的规范。这种方式使加拿大皇家海军能够保持对研究的自主权，避免对关键部件的单一供应商的依赖。

△达尔豪斯大学通过增材制造实现的复杂设计示例——3D 打印的具有内部晶格结构的空心管。

蒙罗表示，合作项目远不止满足眼前需求：“这个项目并非仅仅生产一两个零部件，而是要在加拿大建立长期的工业产能。它旨在实现零部件的按需生产，而非维持大量库存，从而在确保供应的同时降低成本。该研究由加拿大创新基金会（NSERC）及其行业合作伙伴提供支持。“

毕晓普博士强调了此次合作的知识转移：“真正的目标是为海军及其支持行业合作伙伴提供数据，定义可大规模使用的可靠流程。” 这种方法有助于加拿大在维护海军能力方面实现更大的自力更生，蒙罗指出：“我们需要增强在国内支持加拿大军事平台的能力。”