【复材视界】全球第一艘3D打印连续纤维复合材料游艇试水成功

去年10月，意大利Moi Composites公司驾驶世界上第一艘3D打印复合材料船驶入附近港口，这在2020年热那亚船展上大放异彩。MAMBO（3D打印制造的船）是一艘21.5英尺长的快艇，其部件由玻璃纤维和乙烯基酯树脂制成。

这艘船的设计灵感来自1973年的Arcidiavolo，这是一艘由现代快艇之父Sonny Levi设计的近海赛艇。然而，MAMBO绝不是传统的，它的深底切和狭窄的几何结构使无模数字化制造成为可能。“你无法用传统的复合材料制造技术来制造这种形状，”Moi Composites公司的首席执行官Gabriele Natale说。

Moi Composites联合创始人Natale、Michele Tonizzo和Marinella Levi于2015年在米兰理工大学的实验室开展了3D打印制造。在回顾了现有的3D打印技术之后，该团队着手开发热固性复合材料的3D打印工艺。

2015年晚些时候，研究人员开发了一种获得专利的玻璃纤维和乙烯基酯连续纤维制造（CFM）工艺。经过三年的磨砺，他们在2018年成立了Moi。该公司最初生产自行车车架、假肢、滑板和家具的小型原型。然而，很快，他们决定通过在热那亚船展上3D打印MAMBO来展示他们工艺的可扩展性。

MAMBO的50个玻璃纤维复合材料GFRP零件是通过采用欧文斯康宁的SE1200 Type 30™型粗纱在乙烯基酯树脂浴浸渍，然后将粗纱送入 Kuka KR QUANTEC 机器人进行放置。

Moi在米兰印刷了一半的零部件，而Autodesk则在其位于英国汉普郡的先进制造工厂打印了另一半。GFRP部分的长度从20英寸到5英尺不等。每个组件都设计有一个公的和一个母的附件，这些附件与相邻部分相匹配，从而形成一个连续的重叠结构。

在零部件完工后，这些零件就在意大利莱切的Catmarine造船厂进行了连接和层压。这些部件首先被粘在一起并分成七个部分，然后用GFRP织物、聚酯树脂和PVC芯用手糊层压，随后整个结构再次层压，形成一个没有船体甲板分割的整体式夹层结构，没有使用紧固件，固化后，船体被涂上一层胶衣，甲板被涂上了鲜艳的蓝色金属色。

“我认为我们面临的最大挑战之一是如何组装最终结构，”Natale说“那真的很复杂。我们必须设想一种方法，将所有部件连接在一起，并将所有部分层压在一起，以一种足够坚固的方式制造出一艘可在海上部署的船——一艘真正的船。”

截至2021年2月，MAMBO已经在水面上以高达25节速度航行了大约100个小时。一旦取消冠状病毒划船限制，Moi计划将MAMBO移到米兰或科莫湖，并定期使用。与此同时，该公司已经在计划推出MAMBO 2.0。

Natale说：“我们对这种船的结构有了很多了解，并且已经有了一些可以改进下一种船的想法”。目前，该公司已经尝试直接使用机械臂打印夹芯结构，以节省生产时间并最大限度地提高性能。最终，Moi公司希望通过大规模定制生产独一无二的船只。

“由于技术、几何限制或生产成本等各种因素，当今许多设计师的创造力受到限制。还有无数值得注意的项目注定会永远保持华丽的效果图，然而有了3D打印连续纤维生产技术，这些设计可以成为现实。”Natale介绍道。