2022世界杯附加赛决赛海洋、国防和海事领域的数字制造革命
本技术文件探讨了数字化制造如何为海洋、国防和海事行业的产品和部件开辟2022世界杯附加赛决赛更快、低批量的采购选择。
介绍
海洋、国防和海事工业是快速发展的部门，正在开创数字化和自动化。
根据麦肯锡(McKinsey)最近的一项调查，大多数国防制造商表示，数字化应用已经成为现实，未来几年进一步引领机器人、自动驾驶汽车和人工智能领域进步的计划已经到位。
在海事应用领域也是如此，数字技术和解决方案正在帮助提高行业竞争力和运营效率。为了增强竞争力和效率，航运运营商需要重新考虑现有的战略，以应对当前和未来的机遇。
为了适应这种不断变化的形势，船舶和海上结构需要对部件、产品或系统进行改进。他们还需要备件，虽然这些备件经常有库存，但有时决定他们需要什么是一个问题。
根据GSF最近的一份报告，发展的关键战略领域之一是通过将特定功能外包给外部公司来采用新的运营方法，例如那些提供数字化制造服务的公司。2022世界杯附加赛决赛华体会app官网本白皮书探讨了数字化制造在帮助行业发展以应对当前和未来挑战方面的作用。2022世界杯附加赛决赛
在本技术文件的第1节中，我们将探讨数字化制造在海洋、国防和海事部门的当前作用。2022世界杯附加赛决赛第2节将帮助您探索如何根据需要选择最佳技术。最后，第3部分将为您提供一些关于选择正确的制造合作伙伴的建议，并将概述两个案例研究，展示外包数字化制造的价值。2022世界杯附加赛决赛
这些技术，特别是用于快速原型设计的3D打印技术，已经在整个行业中部分建立起来，但仍存在一些挑战，阻碍了更广泛的采用。
章节1A: 3D打印
3 d打印技术增材制造技术(也被称为增材制造)已被证明对船上的小型作业有用，但过去使用商用“桌面”打印机的问题包括打印速度慢，需要携带足够的打印材料，以及该设备打印部件的固有弱点。
此外，当在船上时，打印机对船舶电气系统的功率波动很敏感，这导致机器需要定期重置。
最近的工业3D打印技术在克服这些问题方面取得了很大的进步，现在可以打印各种不同的材料，达到行业所需的高规格性能——例如，以前用于螺旋桨和起重机挂钩的铸造金属高负载部件现在可以使用直接金属激光烧结进行3D打印。
然而，所需的设备通常过于昂贵和庞大，无法现场提供。外部数字化制造合作2022世界杯附加赛决赛伙伴可以在没有设备要求的情况下为行业带来前面提到的好处，但遗憾的是，它们在很大程度上仍未得到充分利用，这可能是因为缺乏对技术和材料科学最新进展的了解。
第1B节:CNC加工
使用毒品的趋势也在增长数控加工为海洋和国防应用生产复杂的功能部件。例如，一个齿轮在精确相等的距离上有投影，它们之间有相应的凹痕或空间，是金属数控加工的理想候选。
数控机床能够精确地修整多余的材料，完美地对准零件的投影和压痕，并通过铣削、磨削、车削、镗孔、铰孔和螺纹添加细节，为每项任务使用特定的机床。
但快速、高精度的机载加工能力仍然难以实现，因此运营商也开始将这一数字化制造领域外包。2022世界杯附加赛决赛
章节1C:注射成型
注塑对于国防和海洋工业来说，它并不新鲜，几十年来，它们经常用塑料或工程树脂取代金属，用于制造坚固、轻质和耐用的零部件。毕竟，树脂可以在极端腐蚀的环境中生存，如盐水，而不需要任何额外的处理。
大多数人认为这种技术用于批量生产零件，并认为制造工具需要几周甚至几个月的时间，而且成本很高;但是，按需快速注射成型技术的进步，使用铝模具而不是钢模具，意味着现在普遍使用它来制作原型和生产中批量的零部件。
如果你能找到正确的数字制造商，那么快速注射成型可以提供你正在寻找的答案。
第一部分:我们今天在哪里?
海事和国防公司已经在利用外包数字制造来支持他们提高竞争力和运营效率，并推动技术创新。2022世界杯附加赛决赛根据相关监管要求提供的组件可用于战斗舰艇、潜艇、货船、散货船、海上钻井平台和其他安全关键环境，并具有保证和信任。生产的零件示例包括:
- 仪表部件
- 电气元件及外壳
- 专家附件
- 甲板及管道配件
- 避雷器齿轮和推进系统零件
- 连接轴、法兰和阀门
- 联轴器，歧管，导轨和外壳
- 螺旋桨和吊钩
- 船舶用其他工程部件
不幸的是，数字化制造的好处:自动化、速度、选择、灵活性、精度、2022世界杯附加赛决赛质量和专家咨询仍未得到充分利用。这是不幸的，因为这可能会更有助于该行业实现其战略目标。
第2节详细介绍了这三种技术中的每一种，以帮助您对何时使用每种技术做出明智的选择。
第2节:未来技术-为您选择正确的技术
2022世界杯附加赛决赛数字化制造可以为船舶和国防应用提供快速、可靠和高质量的部件。它还可以帮助为其及其供应链开发定制的工程解决方案，以帮助推动创新。
3D打印、CNC加工和快速注塑成型的一个潜在增长领域是通过原始成型铸件不再存在的备件制造。
对于3D打印来说，其他机会在于审查和探索设计可能性，以提高效率，创建更强大的设计，并为甲板和管件、阀门、推进和制动部件以及传感设备等部件解锁脱碳效益。
尽管备件的远程打印是显而易见的，但在船上部署分散式高性能3D打印机似乎是一个长期的雄心。目前对该技术的采用将取决于数字化制造公司克服几个因素的能力，尤其是行业文化障碍。2022世界杯附加赛决赛
所有这三种数字化制造技术都需要证明其生2022世界杯附加赛决赛产的部件的耐用性和可靠性，并通过与现有产品最严格的等效测试，以适应将面临的极端和苛刻的条件。质量认证、认证和达到标准的证据都将支持行业信心。
章节2A:释放3D打印的全部潜力
3D打印，或增材制造，通过将数千层极薄的材料叠加在一起来制造零件。这意味着设计师可以创建具有高度复杂几何形状的CAD模型，这些模型通常对模具或机器具有挑战性，具有立铣刀无法到达的内部通道和孔，或作为单个件打印的整个组件。
技术的适当性取决于零件的应用。例如，金属螺旋桨叶片的快速打印对船舶工程师来说具有内在的操作价值，但它永远不会投入生产，因为只需要打印一到两块。另一种应用是用工程级塑料或金属制造定制的排水管插头(少量)。
3D打印的优势：
- 快速和准确的原型和组件的生成，特别是在原始成型铸件不再存在的地方。
- Tool-less制造业。
- 处理复杂的设计和几何图形。
- 甲板和管件、阀门、推进和制动部件、传感设备等项目的设计可能得到改进。
- 适用于相关材料，如不锈钢，铬镍铁合金718，钛和铝。
- 没有或更少的子程序集。
- 精简库存(数字仓库)。
- 快速/准时交货。
- 减少停机时间。
- 符合严格的行业风险认证和质量标准。
- 通过减少制造业排放来降低碳足迹。
有许多不同的3D打印技术，哪种是最适合你的工艺取决于许多因素，包括:速度，成本，外观，支撑材料和你需要的物理性能。在原型的早期阶段，你可能只需要一些可以拿在手里的东西，而后期的原型和最终部件的生产将需要非常精确的特征。
下面，我们概述了不同类型的3D打印及其优缺点。
| BJET | 粘结剂喷射 |
|---|---|
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粘结剂喷射是最简单和最基本的添加剂原型工艺之一。喷墨打印头在一层粉末上移动，选择性地沉积一种液体粘合材料，
优点
缺点
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| FDM | 熔融沉积模型 |
|---|---|
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熔融沉积模型(FDM)将热塑性树脂(ABS，聚碳酸酯或BS/聚碳酸酯混合物)分层融化并重新固化，形成成品原型。因为它使用真正的热塑性树脂，它比粘结剂喷射更强，可能在功能测试中使用有限。
优点
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| SL | 有限元 |
|---|---|
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有限元(SL)用电脑控制的激光在一池紫外线固化树脂中制造零件。当每一层都被激光拉伸/固化时，该部件被放入液态树脂池中，以添加下一层液体。成品的质量很大程度上取决于所使用的设备和工艺的质量。
优点
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| SLS | 选择性激光烧结 |
|---|---|
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选择性激光烧结(SLS)使用计算机控制的二氧化碳激光从下向上融合粉末材料层，如尼龙。强度优于SL，但低于注射成型或CNC加工等减法工艺。它作为一种生产方法也有一定的用途。
优点
缺点
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| PJET | PolyJet |
|---|---|
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PolyJet (PJET)使用一个打印头喷层光敏树脂固化，一个接一个，使用紫外线。这些层很薄，分辨率很高。该材料由一种凝胶基质支撑，该凝胶基质在零件完成后被移除。
优点
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| DLP | 数字光处理 |
|---|---|
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数字光处理(DLP)基于美国的增材制造技术数字化地将固体切片成层，由德州仪器的DLP芯片将其一层一层地投射到液体光聚合物浴的表面。投射的光使一层液体聚合物在可移动的构建板上硬化。当新的图像投射到液体上时，构建板以小幅度的增量向下移动，硬化每个后续层以产生成品对象。然后将剩余的液体聚合物从缸中排出，留下固体模型。 该工艺可用于生产小批量、高细节的零件，但不适用于较大的零件，特别是那些需要光滑表面的零件。
优点
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| 摘要 | 直接金属激光烧结 |
|---|---|
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直接金属激光烧结(DMLS)是制造金属原型和生产部件的领先添加剂方法。它类似于塑料树脂的选择性激光烧结，但适用于金属，包括铝，不锈钢，钛，钴铬和铬镍铁合金。 它提供了良好的精度和细节，以及优良的机械性能。DMLS可用于非常小的零件和特征，由于它是一种加法工艺，它可以再现可能无法加工的几何形状，例如封闭空间。层可以薄到20微米，小特征的公差可以小到±0.002英寸。DMLS生产的零件的二次操作可以包括机械钻孔、开槽、铣削和扩孔，以及包括阳极氧化、电抛光、手工抛光和粉末涂层或喷涂在内的精加工程序。
优点
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注塑成型的优点:
- 高效的中大批量生产。
- 每件成本低。
- 可重复性-当您需要具有高公差和可重复性的零件时非常理想。
- 材料范围大。
- 低浪费。
- 生产高度精细的零件。
- 很少或没有后期处理。
注射成型的缺点:
- 生产模具的初始成本，尽管这可以通过使用铝模具来减轻。
- 初始交货时间-对于钢模具，这可能长达12周。使用铝模具，我们可以在15天或更短的时间内发货。
- 设计限制-见"注塑设计要点”。
- 小批量作业并不总是具有成本效益。每个零件的成本将随着产量的增加而下降-再次，这可以通过使用铝模具来减少产量。
| 商用材料 |
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Protolabs库存超过100种可塑热塑性树脂和液体硅橡胶材料，适用于各种零件应用和行业。也接受客户提供的材料。 |
第2C节:释放CNC加工的全部潜力
数控加工是不断发展，它变得更快，更准确，更容易每一天。
一些供应商，如Protolabs，提供高度自动化的加工服务，与劳动密集型的传统机械车间有很大不同。华体会app官网数字化制造商正在采用自动化来大幅缩短交货时间。例如，通过采用专有技术，我们可以在一天之内将CAD模型转化为加工零件和产品。
数控加工的最基本水平-从金属和塑料切割-被分为铣削或车削。这两者背后都有大量的技术，但简单地说，车床用卡盘夹住工件，并将其旋转到刀具上，而铣床正好相反，将旋转的刀具驱动到夹在虎钳或夹具中的工件上。
尽管它们有根本的不同，数控铣床-通常被称为加工中心-和数控车床-或车床-有许多相似之处。它们都有多个运动轴点，用这些轴点驱动刀具绕过和穿过工件，从而去除材料。所有的钻孔都使用钻头或立铣刀，但车床使用槽槽、螺纹和其他车削工具，加工中心使用面铣刀、开槽刀和其他旋转工具。
采购CNC加工时需要考虑什么:
- 一些商店专门生产小批量和原型部件，如Protolabs，而另一些商店则面向数万或更多的生产运行。确定任何给定制造商最具竞争力的零件产量是重要的第一步。
- 最高效的车间是那些使用标准化流程和工具集的车间。这些减少了安装时间和工具成本，从而降低了成本和更快的周转。
- 然而，使用标准工具集是有代价的。例如，拥有固定数量工具的车床或加工中心可能需要使这些工具执行双重任务——例如，使用立铣刀钻孔，或使用开槽工具旋转轴颈或轴。
- 找一家可以提供多种制造选择的商店。虽然您可能认为3D打印是快速交付原型部件的明确途径，但如果您的部件设计允许，加工通常更适合一次性或小批量选择。
- 确保你还要考虑供应商的准时交货率、整体加工能力，以及它是一个有内部生产的服务提供商还是一个代理商。
数控加工的优点:
- 可以处理小到大的数量(与您的供应商检查)。
- 非常精确，可以用来创建复杂的模型。
- 使用各种各样的材料。
- 可用于快速制造模型和零件。
- 与3D打印相比，可以产生非常光滑的表面。
数控加工的缺点:
- 数控机床需要熟练的操作人员指导。
- 这些机器又重又笨重，因此需要很大的空间。
- 这些机器非常昂贵，需要培训才能使用。
- 用于制造CNC加工零件的材料也非常昂贵，很难获得。
| 金属零件平衡数控加工和3d打印 |
|---|
在设计金属零件时，很难决定是减法制造还是增材制造，因此我们收集了一个有用的比较指南，以帮助您创建金属制造的理想方程。 |
数控加工海洋环境材料
| 铝5083 | 5083是船用铝。由于其高镁含量，它具有良好的耐盐水和工业化学品，使其成为造船和海洋环境的理想选择。它还具有良好的低温性能和优良的焊接性。 |
| 不锈钢316 | 不锈钢316易于加工，具有出色的均匀性。它提供了更快的加工速度，更长的刀具寿命，提高零件质量，以及相对较低的加工零件总成本。它在含有氯化物和其他卤化物的环境中提供了更好的抗点蚀和裂缝腐蚀。 |
| 黄铜 | 黄铜是铜和锌的合金。它们还可能含有少量的其他合金元素，以增加其他性能。黄铜具有较高的耐腐蚀性和抗拉强度。黄铜的加工等级为制造技术设定了标准，其他金属可据此进行比较。 |
| 钛 | 钛因其优异的轻质、高强度和耐腐蚀性，有时被称为“海洋金属”。它能抵抗海水侵蚀和典型的海洋大气环境。 |
| 尼龙66(玻璃填充) | 尼龙66 (PA66)具有较高的拉伸强度和良好的耐紫外线和耐候性。这种等级的尼龙聚合物是用玻璃纤维增强的，所以这种复合材料继承了30%玻璃填料的良好强度、硬度和耐磨性，以及塑料的韧性和轻质性能。 |
第三部分:选择合适的生产合作伙伴
如果你不确定如何最好地更换一个零件，或者选择哪种数字化制造技术可能是你的最佳选择，那么找到一个提供前面探索的所有三种技术的供应商是一个好主意2022世界杯附加赛决赛。此外，无论你的经验如何，都不要害怕提问。数字制造商如Protolabs可以提供经验丰富的应用工程师的支持，他们可以提供有关设计修改和材料的建议，以提高部件的性能并降低部件成本。最后还要检查你的供应商的电子商务能力，因为这将节省你的时间，因为你可以上传一个CAD模型，以进行成本估算、交货时间和自动设计反馈，而不是等待别人回来找你。
第3A节:认证
海洋和国防环境是极其恶劣和苛刻的，所以有必要了解您的供应商是否符合严格的选择标准。
JOSCAR认证
JOSCAR(联合供应链认证登记册)是国防工业(和相关海洋部门)使用的协作工具，作为资格预审和合规信息的单一存储库。JOSCAR可以确定供应商是否“适合业务”。Protolabs已获得该认证．
供应商认证能为买家提供什么:
- 全面、准确、定期更新第三方风险洞察。
- 成千上万的第三方在一个单一的、可搜索的、可报告的和易于访问的系统。
- 即时访问第三方信息，减少新供应商认证或续签合同所需的时间。
- 他们按照一致、客观和不断更新的流程检查所有第三方信息。
- 在社区成员之间共享成本，显著降低内部解决方案的成本。
- 能够从拥有共同目标和挑战的社区其他成员那里获得综合经验和资源。世界杯2022官网投注
dnv批准的3D打印
增材制造是海洋防御和海事工业中快速发展的制造技术。随着其作用的增加，该行业需要对该过程充满信心，了解并将制造部件的潜在故障风险降至最低。
DNV是世界上最大的分类和认证协会之一，批准3D打印/增材制造产品。作为船舶行业值得信赖的独立合作伙伴，DNV拥有悠久的历史，并拥有广泛的专业知识，能够提供必要的保证，以实现数字化制造的信任。2022世界杯附加赛决赛
为了研究增材制造在该行业的潜力，他们最近对海洋和海洋行业的3D打印产品进行了可行性研究，结果非常有希望。基于这些研究，他们为3D打印产品的审批制定了新的分类指南。Protolabs成为EMEA第一家获得此类认证的粉末床3D打印服务提供商．
该认证包括原料金属铬镍铁合金718的制造工艺资格。
铬镍铁合金718是一种高强度，耐腐蚀的镍铬，随着时间的推移而变硬，可以很容易地制造，甚至是复杂的零件，并在极端高温和低温下使用。因科乃尔718的性能使其成为海事和海上部门的理想材料，因为它在极端环境下的性能，以及它的耐久性和防腐蚀性能。
您可以在-252°C和704°C之间的温度使用铬镍铁合金718，因为它能够在高温下创建一个厚的，稳定的钝化氧化层。铬镍铁合金具有良好的拉伸、疲劳、蠕变和断裂强度，作为3D打印金属，其机械性能可以超过其铸造和锻造的同类产品。
案例研究
数字化制造如何应用于海洋、国防和海事的现实例子。2022世界杯附加赛决赛
结论
数字化制造给海洋、国防和海事行业带来的机遇是巨2022世界杯附加赛决赛大的，而且还将不断增长。3D打印、CNC加工和注塑正在帮助这些行业:
- 实现技术进步
- 提高竞争力和运营效率
- 以最高的质量和可靠性标准提供精密工程
- 支持更大的安全性
- 减少碳足迹
具体使用哪种数字制造技术取决于您的项目。2022世界杯附加赛决赛然而，如果你很快就需要零件，那么数字化制造将发挥至关重要的作用。2022世界杯附加赛决赛要了解更多关于Protolabs的功能，请访问我们的华体会app官网服务页面，或致电+44(0)1952 683 047与我们联系(电子邮件保护)
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