“巨無(wú)霸”吊鉤負(fù)載可達(dá)350噸！豪氏威馬3D打印起重機(jī)吊鉤性能對(duì)飆傳統(tǒng)鑄造

2021年7月15日，南極熊獲悉，重型設(shè)備制造商豪氏威馬（Huisman）于近日結(jié)束了一項(xiàng)3D打印吊鉤的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，它通過(guò)3D打印技術(shù)制造出四個(gè)大尺寸的起重機(jī)吊鉤，每個(gè)吊鉤提升載重能夠達(dá)到350噸。

此外，這款尺寸約為1.7 x 1.3m，重量達(dá)1700公斤的重型吊鉤還通過(guò)了Lloyd's Register公司的認(rèn)證，要知道它比以前的設(shè)計(jì)產(chǎn)品大9倍之多。Huisman表示3D打印技術(shù)比起鑄造或鍛造等傳統(tǒng)技術(shù)的生產(chǎn)效率都要高，增材制造（AM）技術(shù)除了縮短部件的交貨時(shí)間外，它還能夠降低相關(guān)的生產(chǎn)成本。

△豪氏威馬的3D打印起重機(jī)吊鉤（如圖）比第一代產(chǎn)品大9倍。圖片來(lái)自豪氏威馬。

豪氏威馬與增材制造技術(shù)

豪氏威馬是一家總部位于荷蘭的制造商，主要為民用、可再生能源、休閑、石油和天然氣行業(yè)的客戶(hù)制造工業(yè)設(shè)備。在過(guò)去的五年里，這家公司一直嘗試電弧增材制造（WAAM）在制造其起重機(jī)吊鉤方面的潛力，并計(jì)劃生產(chǎn)出優(yōu)于傳統(tǒng)同類(lèi)產(chǎn)品的加強(qiáng)型設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

早在2018年1月，Huisman首次對(duì)一個(gè)1000公斤的鋼制吊鉤進(jìn)行了成功的負(fù)載測(cè)試，事實(shí)證明它能夠一次拖動(dòng)高達(dá)80噸的有效載荷。豪氏威馬隨后與RAMLAB一起加入了一個(gè)由Autodesk、DNV GL、BureauVeritas、ABS和Voestalpine BöhlerWelding組成的投資團(tuán)隊(duì)，并計(jì)劃用增材技術(shù)制造世界上最重的鋼制吊鉤。

不久之后，豪氏威馬便成功地3D打印出一個(gè)更大版本的36,000公斤吊鉤，同時(shí)通過(guò)了美國(guó)船級(jí)社（ABS）的認(rèn)證，被安裝在OOS Serooskerke號(hào)半潛式起重機(jī)上。這款吊鉤被認(rèn)為是首個(gè)實(shí)現(xiàn)最終用途的產(chǎn)品，當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是在海事和近海行業(yè)內(nèi)3D打印部件得以應(yīng)用的重要一步。

△豪氏威馬最初的WAAM 3D打印起重機(jī)吊鉤進(jìn)行了80噸的負(fù)載測(cè)試。照片由豪氏威馬提供

擴(kuò)大海事領(lǐng)域3D打印的規(guī)模

與其前身一樣，豪氏威馬的最新款吊鉤也是由WAAM 3D打印的高等級(jí)抗拉鋼，但這次它們的尺寸被擴(kuò)大到了原來(lái)的9倍。因此，在勞埃德船級(jí)社進(jìn)行的初步測(cè)試中，每件由大約90公里長(zhǎng)的焊絲組成的負(fù)載設(shè)備都顯示出驚人的350噸級(jí)起重能力。

據(jù)Huisman公司稱(chēng)，使用3D打印技術(shù)來(lái)生產(chǎn)大尺寸的零件，可以使它們的內(nèi)部質(zhì)量水平保持一致，而這正是鑄造或鍛造設(shè)備難以做到的地方。測(cè)試項(xiàng)目協(xié)調(diào)員Daniel Bílek解釋說(shuō)："鍛打鉤的成本隨著尺寸的增加而成倍增加，特別是如果它是一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的復(fù)雜件。

他還表示："如果鉤子是通過(guò)鑄造生產(chǎn)的，內(nèi)部質(zhì)量不一致的問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致交貨時(shí)間延長(zhǎng)。所有這一切促生了我們采用AM技術(shù)制作吊鉤的想法，即使用所謂的WAAM方法。經(jīng)過(guò)五年時(shí)間對(duì)3D打印產(chǎn)品的研究、開(kāi)發(fā)和測(cè)試，我們已經(jīng)獲得了必要的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，可以采用這種創(chuàng)新方法來(lái)生產(chǎn)高質(zhì)量的吊鉤。起重機(jī)吊鉤通常是海上工業(yè)重型起重吊車(chē)所需要交付的一類(lèi)的產(chǎn)品，也是我們的主打產(chǎn)品之一"。

豪氏威馬還表示，改用3D打印技術(shù)后他們對(duì)生產(chǎn)過(guò)程有了更大的控制權(quán)，解鎖了以前無(wú)法制造的吊鉤設(shè)計(jì)以及個(gè)性化定制的材料。要知道這些材料具有他們所需的強(qiáng)度、延展性和抗腐蝕品質(zhì)，是生產(chǎn)能夠執(zhí)行艱巨的重型起重任務(wù)的設(shè)備的理想選擇，而3D打印就很好的幫助他們實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。

在測(cè)試計(jì)劃取得初步成功后，豪氏威馬公司現(xiàn)在打算在其位于捷克共和國(guó)Sviadnov的工廠繼續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)能，目前該廠有三個(gè)焊接機(jī)器設(shè)備。它的目標(biāo)是在其升級(jí)后的綜合設(shè)施中，用WAAM 3D打印出更大的吊鉤，由此制造的吊重設(shè)備負(fù)載能力將重達(dá)5,000公斤。

WAAM技術(shù)的工業(yè)多功能性

△電弧增材制造技術(shù)

WAAM技術(shù)實(shí)際上與傳統(tǒng)焊接方法的原理有一定類(lèi)似之處，它可用于制造高堅(jiān)固性的部件，能夠滿(mǎn)足苛刻的航空航天和海事應(yīng)用。例如，法國(guó)國(guó)防公司Naval Group就曾與Centrale Nantes工程學(xué)院合作，用WAAM 3D打印世界上第一個(gè)空心螺旋槳葉片。

同樣，達(dá)門(mén)造船集團(tuán)已經(jīng)成功地3D打印了一個(gè)被稱(chēng)為 "WAAMpeller"的大型拖船螺旋槳。它是在RAMLAB、Promarin、Autodesk和必維國(guó)際檢驗(yàn)集團(tuán)的共同合作下完成的，最終部件的寬度為1.35米，重量為400公斤，具有雙曲線的幾何形狀，其中包含了棘手的懸垂部分。

克蘭菲爾德大學(xué)也一直是WAAM工業(yè)應(yīng)用的主要推動(dòng)者，在過(guò)去幾年間它的WAAM 3D技術(shù)已經(jīng)解決了各種航空航天客戶(hù)的需求。早在2019年，該機(jī)構(gòu)就曾為BAE系統(tǒng)公司的歐洲戰(zhàn)斗機(jī)3D打印了噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)部件，并與泰雷茲-阿萊尼亞航天公司一起打印了其他原型部件。