美海军投资扩大3D打印在核动力潜艇生产中的应用

AM易道快讯

通用动力电船（GeneralDynamicsElectricBoat）林肯电气（LincolnElectric）和美国海军三方宣布，将共同投资扩大3D打印技术在核动力潜艇生产中的应用。

这事儿的背景，是美国海军一个非常宏大的造舰计划。

根据海上工业基础（MIB）项目，他们计划到2028年，实现每年建造一艘哥伦比亚级战略核潜艇和两艘弗吉尼亚级攻击核潜艇的惊人速度，同时还要维护庞大的现役舰队。

传统的锻造、铸造和机加工供应链，在面对如此巨大的需求时，已经显得力不从心，材料限制和供应链瓶颈成了最大的拖累。

这时候，3D打印，特别是大尺寸金属3D打印，就被他们推到了前台，成为了破局的关键。

为什么是WAAM？

这次合作的核心，是通用动力电船将从林肯电气位于克利夫兰的新工厂采购大型金属部件。

这个工厂里，部署了四套名为SculptPrint1500的机器人电弧增材制造（WAAM）系统。

这笔投资，也是林肯电气在该技术上获得的最大一笔政府资助。

WAAM系统，代表了当前大尺寸金属打印的一个重要方向。

首先，它的技术路线是机器人线材电弧增材制造（Robotic Wire-Arc Additive Manufacturing, WAAM）。

简单来说，就是把成熟的焊接技术和灵活的六轴机器人结合起来。

以金属焊丝为原料，通过电弧将其熔化，然后按照CAD模型预设的路径，一层一层地堆积成型。

相比于大家熟悉的粉末床熔融（SLM/DMLS），WAAM的优势非常明显：

他有着超大的打印尺寸，SculptPrint1500的构建空间达到了5260×4780×4400毫米。

它可以直接制造几米见方的近净成形金属构件，这对于潜艇这种重型装备来说是刚需

WAAM打印速度可以达到每小时几公斤甚至几十公斤，而粉末床技术的效率通常要低一到两个数量级。

另外，金属焊丝作为工业标准耗材，其成本远低于专门为3D打印雾化的球形金属粉末。

这套系统集成了ABB的六轴机器人、双轴伺服定位器（可以翻转和旋转工件，实现更复杂的打印路径），以及林肯电气自家的焊接电源包。

更关键的是，它配备了实时过程监控和自动层高控制系统。

这解决了WAAM技术的一个核心痛点—过程稳定性。

通过闭环控制，系统可以确保每一层的堆积质量，这对于制造承受极端压力的潜艇部件至关重要。

它的配套软件SculptPrintOS，则负责将CAD模型转化为优化的机器人运动和焊接参数，实现了从设计到制造的自动化流程。

在材料方面，它兼容钢、不锈钢、镍基合金以及铜镍合金（Cu-Ni70/30）。

尤其是铜镍合金，这是典型的海洋工程材料，具有优异的抗海水腐蚀性能，在潜艇的管路、阀门等系统中有广泛应用。

这说明该技术已经为直接制造功能性海军部件做好了准备。

工业逻辑重塑

美国海军海上工业基础项目执行主任Matt Sermon说道：

通过对大规模增材制造的投资，我们正在帮助确保我们的工业基础拥有海军执行任务所需的工具、技术和韧性。

我们认为关键词是韧性。

对于美国而言，传统的潜艇供应链是漫长而脆弱的。

一个大型锻件，从下单到交付，可能需要一年甚至更久。

如果某个关键供应商出了问题，整条生产线都可能停摆。

3D打印改变了这个逻辑。

原本需要数月甚至一年的部件，现在可能在几周内就打印出来。

这对美军工而言是极为重要的。

通过部署像WAAM的大型增材系统，制造能力可以被下载到需要的地方，极大地增强了供应链的安全性和自主可控性。

这也是一种所谓的数字库存和分布式制造概念的落地，可以实现供应链的去中心化，提高整个供应链的稳健性。

另外舰艇的零件几乎全是定制的，一旦供应链停止，就很难找到维修零件。

有了增材制造融入到供应链后，除了造新零件，还可以通过逆向工程快速按需制造绝版零件。

过去，WAAM的主要客户来自航空航天和油气行业。

现在，美国海军这种大用户的入场，无疑会极大地推动相关技术、材料和软件的成熟和标准化，加速大尺寸3D打印在船舶行业应用。

英国的新旧并举

非常有意思的是，这种趋势并非美国独有。

英国国防部（MoD）潜艇交付局在2025年的TCT3Sixty展会上确认，3D打印技术正被用于下一代无畏级战略核潜艇的建造，同时，一些打印部件也已经开始安装到现役的机敏级攻击核潜艇上。

现在从设计之初就考虑使用增材制造，可以创造出传统工艺无法实现的、性能更优化的复杂结构。

英国国防战略的目标十分明确，就是用增材制造加速生产、缩短周期、增强供应链韧性。

我们可以清晰地看到一幅图景：

以WAAM和DED为代表的大尺寸金属增材制造技术，凭借其在高效率、大尺寸和材料灵活性上的优势，正在成为重工业领域的破局者。

深海国防，正成为这一技术的关键锚点用户，其稳定而庞大的需求将极大地催熟DED的整个产业链，从设备材料到软件认证。

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