增材制造技术在船舶制造领域的应用进展

增材制造(3D打印)技术是继等材制造和减材制造之后,近年来快速发展的具有数字化智能制造特征的先进制造技术,这种先进制造技术和传统制造方法相结合,极大地促进了船舶制造技术的发展。介绍了增材制造技术的分类及应用,分析了增材制造技术在船舶辅助设计、船体及配套设施制造、船舶专用装备制造、船舶再制造和实时维修、船舶结构—功能一体化材料制备及构件制造等领域的应用及前景。     

增材制造技术在船用零部件制造中的应用

由于传统技术在船用零部件制造应用覆盖率较低,因此研究有效率难以达到要求。针对上述问题,分析增材制造技术在船用零部件中的应用,综合数据应用系统与应用信息管理空间,不断调整船用零部件结构条件,并配置系统操作信息装置,对增材制造技术进行精准分析,在较高程度上提升了应用研究的可操作性,优化操作信息,转变应用模式与研究方式。实验结果表明,增材制造技术在船用零部件中的应用覆盖率高于传统技术,应用效果与技术要求更加吻合。     

基于增材制造的多胞结构船底板框架性能研究

传统的船底板一般采用纵横板架结构,但是随着船舶行业的快速发展,传统的板架结构已经无法满足新型舰船的设计制造要求。通过对增材制造技术的运用,在传统船底板纵横骨结构的基础上,根据仿生学原理,提出蜂窝底板结构,运用有限元分析的方法,对纵横骨结构与蜂窝船底板结构的屈曲强度和整体性能进行对比分析,验证了仿生学原理与增材制造技术相结合运用于船舶底板设计制造的可行性,在简化船体结构、船体结构轻量化、个性化生产及缩短制造周期等方面有应用前景,在传统板架结构的基础上,设计出新的蜂窝结构方案,并对其可行性进行初步研究,为今后进一步的研究打下理论基础。     

基于制造网格的船舶敏捷制造体系研究

先进制造技术的层出不穷.以及先进造船理论的应用使得现代造船模式向敏捷造船发展,这为各国造船界带来了前所未有的契机.针对船舶敏捷制造的特点.本文引入网格技术,在制造网格基础上建立了船舶敏捷制造的虚拟企业架构.将船厂、客户、供应商和合作伙伴引入船舶的开发和建造过程,通过盟员之间有效的协作,实现造船的敏捷化.本文中对该构架下的船舶建造虚拟企业的组织问题和运行模式进行了研究.为进一步研究和探索新的造船模式提供了参考.     

增材制造艉鳍末端结构材料性能试验及优化设计

随着船舶大型化发展,船体铸钢构件尺度越来越大,质量越来越大,在保证强度的同时实现结构轻量化设计,传统铸造工艺已无法满足要求。而金属增材制造技术所特有的可堆叠力学性能优良的部件及可实现复杂结构自由成型的特性,恰恰成为解决该问题的关键。选取船体艉鳍末端结构作为研究对象,采用增材制造打印缩尺比构件,依据规范要求开展结构化学元素组成分析、无损检测和材料力学性能等试验,研究结果验证了金属增材制造在船用艉鳍末端结构制造中的应用可行性。在此基础上,进一步开展了艉鳍末端结构优化,优化后的结构强度和模态均满足规范设计要求,构件质量减轻约8%。     

3D打印在船舶再制造与实时维修领域的应用

为降低海上后勤保障及远洋供应链负担，分析3D打印技术装船进行再制造与实时维修以减少携带备品备件的可行性。对3D打印在增材制造领域的优势、国内外3D打印装船的应用现状以及存在的瓶颈问题等进行分析，提出以现有3D打印技术在船舶上进行再制造和实时维修的7个可能应用场景，可为3D打印技术装船应用提供指引，以推动船舶向现代智能制造转型升级。     

基于云制造服务平台的船舶协同合作技术研究

云制造服务平台是一种利用云计算技术,将制造原料、制造方案、制造设备等资源整合,并根据用户需求进行快速、按需制造的工业生产新模式。该技术具有生产成本低。用户满意度高,生产流程简单及生产速度快等优点,在多个工业部门应用并取得了良好的效果。本文根据云制造平台的相关概念、框架和技术,探讨该技术在船舶协同合作制造技术方面的应用,提出相关的解决方法和思路框架,为我国以后云制造平台在造船业中的应用提供一定的参考。     

我国船舶行业智能制造的新内涵与应用

加快推动新一代信息技术与先进船舶制造技术深度融合,将对我国船舶行业的发展带来重大影响.本文从分析智能制造的内涵人手,研究探索把人工智能、物联网、大数据、云计算等新技术与智能制造相融合的思路,尝试提出新一代信息技术条件下智能制造的新内涵,并对其在我国船舶行业的应用进行分析,进一步讨论目前发展所面临的问题,最后结合现状提出建议.     

智能制造发展浪潮下的国外国防工业

当前智能制造已在全球制造业形成发展浪潮。本文首先分析了美、德、日等工业强国智能制造发展战略,之后重点从数字化、增材制造、机器人、增强现实以及基础保障等方面详细阐述智能制造在国防工业中的发展应用情况,最后总结凝练出国防工业智能制造发展趋势。     

激光焊接技术在船舶制造中的应用与前景

介绍了激光焊接技术的原理、特性,结合船舶本身的加工和应用特点,阐述了激光焊接技术在船舶制造中的良好应用发展前景。     

Prediction of the vibratory properties of ship models with realistic structural configurations produced using additive manufacturing

The use of flexible ship models to determine the dynamic behaviour of full-scale ships in waves and to compare the accuracy of numerical predictions has increased in the past few years. Segments attached to a flexible uniform backbone of suitable but simple cross section is the preferred solution. Although such models are relatively easy to manufacture with conventional processes, they do not represent accurately the structural detail, for example, of a container ship. The limitations of conventional manufacturing constraints can be potentially overcome by use of modern technologies such as additive manufacturing. Designing detailed elastic ship models requires the determination of dynamic material properties, in addition to the manufacturer mechanical properties.In this investigation, a detailed but easy-to-implement method is developed, and applied to a uniform container ship-like model, to identify the material properties that are relevant to the calculation of the natural frequencies of 3D printed thin-walled structures. It is demonstrated that modal testing of 3D printed specimens, combined with FEAmodelling, can be used to accurately predict the natural frequencies of much more complex thin-walled structures. This method allows investigators to acquire all information necessary during the design stage of 3D printed structures without having to resort to full material characterisation.     

基于Unity3D的船舶分段仿真制造系统开发

为提高船舶制造效率，优化船舶分段制造工艺，基于Unity3D进行船舶分段仿真制造系统开发。结合开发目的和使用对象，论述系统的设计思路、虚拟仿真技术应用和使用方法，并分析系统应用效果，为船舶分段仿真制造工艺优化提供参考。     

面向船舶制造的MBD技术应用分析

系统研究面向船舶制造的基于模型定义(Model Based Definition,MBD)技术。以船体和舾装为例,定义基于三维模型的船舶三维数据集应用框架,并基于产品结构树建立三维标注模型与数据库之间的关联关系,使得MBD数据的存储与调用更为直观方便。基于二次开发技术建立基本数据集传递规则,提高数据传递效率。开发面向船舶制造数字化检测环节的MBD数字化检测系统,验证该应用框架的有效性。将MBD技术运用于船舶制造中,旨在使用集成化的三维实体模型完成船舶产品信息的表达,实现基于单一产品数据源的数字化设计。     

船型结构物的总纵强度直接简化计算技术研究

从简化载荷施加和力学三维有限元模型的建立上进行了船型结构物的总纵强度直接简化计算技术的研究。直接简化计算技术绕开现代流行却复杂较难实现的设计波方法,借助规范波浪载荷的分布,结合现代数值计算技术,利用数值积分实现波浪载荷的模拟,同时寻求船体静水载荷分布数值化和解决三维粗网格模型的快速模拟,最终实现船型结构物设计载荷的数值模拟和总纵强度的三维设计。文章旨在寻求适合于前期设计阶段的船体结构总纵强度三维设计技术,并有效解决质量分布模拟而引起的一些客观问题,同时突破传统的二维剖面设计中非连续结构参与总纵强度的主观性判断,从工程应用角度快速有效地完成船体结构刚度和强度设计。     

三维CAD技术在船舶设计中的应用

信息化是当今世界制造业发展的重要战略措施,而产品数字化设计是信息化的基础和源头。现详细分析了国内外三维CAD技术的发展现状,简述了自主版权的船舶三维设计系统开发的指导思想,介绍了自主开发的三维设计系统的主要功能和特点。该船舶三维设计系统开发和推广应用的成功,打破了国外三维设计系统在我国船舶设计上的垄断,为我国造船数字化工程的发展奠定了技术基础。     

基于CATIA V6的船舶结构有限元网格方法

CATIA作为一款通用的工业设计软件,在许多制造行业得到了广泛的应用。随着V6版本较之V5版本进一步的提升了结构模型转换FEM平面单元的能力,CATIA目前已能够实现船体结构模型直接生成有限元网格。通过深入应用CATIA V6,依靠软件强大的三维建模功能,能够极大的减少船体结构划分有限元网格工作的工时。同时利用关联设计复用以往模型,进一步提高FEM模型的生成效率。甚至能够为实现船舶结构设计CAD/CAE一体化的目标提供了具有可行性的研究路径。因而本文通过分析CATIA软件生成有限元网格机制,结合船舶结构有限元分析对生成网格的要求特点,确定了具有实践性的结构建模与网格划分方法。最后通过实践案例予以验证,结合网格质量检查与优劣势分析,基于CATIA平台为船舶结构快速生成有限元网格提供了一种较为高效的方法。     

海洋作业工程船空调设计

随着海上石油勘采、矿产资源开发的日益升温,海洋作业工程船是近几年市场需求量较大的一类船型,由于船员配置及作业环境的特殊性,空调系统的设置同常规船舶相比有其特殊的要求。同时随着造船技术的发展,人们对船舶空调系统的舒适性、经济性的要求也越来越高。该文通过4 000 t全回转起重打捞工程船空调系统设计,对此类工程作业船舶空调设计方面的一些问题进行论述,可供读者参考。     

FORAN软件在船舶总体设计中的应用

采用先进的三维造船软件并逐步深化其应用,已是国内造船行业的趋势,介绍了船舶制造三维设计软件FORAN的开发内容、特点及总体设计部分模块的应用情况。并结合1艘60m海事巡逻艇的施工设计为例,应用FORAN软件进行三维建模、静水力计算及舱容积计算。     

基于Unity3D的船厂分段状态看板管理系统设计与实现

为提高船舶分段制造效率,监控和分析船厂分段状态,提出基于Unity3D的船厂分段状态看板管理系统。论述船厂分段状态看板设置,进行系统总体设计与构建,并分析系统应用效果。结合船厂实际生产情况,系统可有效提高作业效率,满足准时生产要求。     

三维水弹性软件并行化的初步实现

为了满足超大型浮体尺寸巨大、结构复杂的分析需求,以及三维水弹性软件商用化的快速计算要求,文章通过对已有三维水弹性程序的分析,设计并实现了多参数并行化快速计算,为超大型浮体进一步水弹性分析奠定了良好基础。文中以常规船舶和超大型浮式平台为例,测试了并行化软件的正确性与快速性。结果表明,并行化改造达到了快速计算的效果。