近日，我國(guó)目前最大的金屬3D打印（增材制造技術(shù)）裝置在天津?yàn)I海—中關(guān)村科技園落成。該裝置由北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院教授劉長(zhǎng)猛團(tuán)隊(duì)研發(fā)，用于打造低成本、高性能的海洋裝備。

團(tuán)隊(duì)透露，將在渤海建設(shè)國(guó)際首個(gè)千米級(jí)海洋浮式平臺(tái)。此外，一個(gè)具有增材制造鋼板點(diǎn)陣混凝土結(jié)構(gòu)的50米級(jí)浮式平臺(tái)計(jì)劃在2025年底下水。

據(jù)介紹，這臺(tái)巨大的“3D打印機(jī)”突破了懸空結(jié)構(gòu)無(wú)支撐3D打印的技術(shù)難關(guān)，實(shí)現(xiàn)了大型金屬點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)的制造。這種大型金屬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)3D打印新方法，具有設(shè)計(jì)制造一體化、復(fù)雜結(jié)構(gòu)無(wú)支撐制造、輕量化等特點(diǎn)。

裝置的雙龍門設(shè)計(jì)是關(guān)鍵——一側(cè)龍門承載24個(gè)打印頭，負(fù)責(zé)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)陣列式增材制造；另一側(cè)龍門安裝16個(gè)打印頭，為“4×4”陣列式布局，可實(shí)現(xiàn)非均勻點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)自由成形。目前，該裝置已具備驗(yàn)收條件，正在投入試生產(chǎn)。

由“3D打印機(jī)”制造的設(shè)備將實(shí)現(xiàn)重量和成本的“雙降低”，相對(duì)傳統(tǒng)船舶板材加筋結(jié)構(gòu)減重了超30%，兼具減振降噪、抗爆防護(hù)等功能，滿足船舶、潛航器等海洋載運(yùn)裝備的制造需求。

與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還針對(duì)海洋浮式平臺(tái)提出并開發(fā)了一種低成本鋼板點(diǎn)陣混凝土結(jié)構(gòu)，采用鋼板點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)填充低成本混凝土，可作為一種新型海洋基建材料。相對(duì)現(xiàn)有全鋼結(jié)構(gòu)海洋浮式平臺(tái)，可顯著降低用鋼量，成本降低50%以上，兼具經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和長(zhǎng)壽命等優(yōu)勢(shì)，在海洋浮式風(fēng)電、深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖、海洋浮式機(jī)場(chǎng)等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

多年來(lái)，劉長(zhǎng)猛帶領(lǐng)的北理工機(jī)械與車輛學(xué)院跨尺度增材制造團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)海洋裝備制造，研發(fā)極低成本、超大型增材制造技術(shù)和裝置。他透露，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在2025年末實(shí)現(xiàn)增材制造鋼板點(diǎn)陣混凝土結(jié)構(gòu)50米級(jí)浮式平臺(tái)下水，以驗(yàn)證模塊化建設(shè)方法和耐海洋環(huán)境綜合適用性。

團(tuán)隊(duì)還規(guī)劃在渤海建設(shè)國(guó)際首個(gè)千米級(jí)海洋浮式平臺(tái)，利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、波浪能、氫能等多種可再生能源，形成一個(gè)高效的海洋能源綜合開發(fā)平臺(tái)，為我國(guó)深遠(yuǎn)海浮式基地建設(shè)提供保障。