船上3Dプリント技術が拡大し、過酷な海洋作業環境の改善に

出典: 3Dプリンティングビジネス情報

極地の海域、氷に覆われた環境、そして一見過酷な環境のため、北極は、特に船舶や海洋技術の面では、作業が最も困難な海洋環境の 1 つとなっています。この複雑さにより、過酷な生態系でも生き残ることができる安全で持続可能なテクノロジーを実現するために、リスクベースの設計とフレームワークが必要になります。北極海や南極海での航行条件は極めて厳しく、沖合の石油掘削装置や船団は厳しい海洋を航行する上で多くの課題に直面しており、政府や企業は厳しい海洋条件に耐えられる構造物に付加製造を取り入れるよう促されています。 2014年、米海軍は、海上の海軍艦艇でスペアパーツ、小型戦闘ドローン、さらには臓器やその他の身体部位を印刷できる、そう遠くない将来を思い描いて、艦艇に3Dプリンターを設置することを検討し始めました。 2017年、米国沿岸警備隊は、通常は船上に保管されておらず、入手も難しい可能性のある部品を船上で製造するために3Dプリンターを使用しました。現在、3D プリンターは、ニューオーリンズ基地やボルチモアの水上部隊兵站センターエンジニアリングサービス部門など、沿岸警備隊の 5 隻の巡視船の乗組員といくつかの沿岸部隊で利用可能です。

同様に、沿岸警備隊アカデミーのロン・アドレジン教授も、遠隔地での作戦にこの技術を活用している。 420 フィートの砕氷船が北極海とベーリング海で調査任務を遂行します。一方、International Submarine Engineering (ISE) は、Sciaky の電子ビーム積層造形技術を使用して、北極の潜水艦用のチタン製可変バラストタンク (VB) を製造しました。それは、3D プリンターを稼働させて、悪天候で船が動かなくなったとき、激しい嵐で海上のものが破壊されたとき、氷山が艦隊全体を脅かしているときなどに本当に役立つ、入手困難な部品の一部を現場で作成することです。

2015 年、Fleetway の子会社であるカナダの Oceanic Consulting Corporation は、3D プリントを使用してカスタム交換部品を作成し、船舶、固定式および浮体式の海洋構造物を研究および改良するための多くの R&D プロジェクトの内部要件に合わせて変更しました。ニューファンドランドのセントジョンズに拠点を置く同社は、3D テクノロジーを活用して最も野心的なプロジェクトのいくつかを実現してきました。正確なスケールモデルを構築し、現実世界の環境をシミュレートするという絶え間ないニーズがあるため、3D プリンターは海洋に最適です。 Oceanic の研究設計チームは、極寒の温度と大量の氷の負荷を管理しながら、厳しい海氷環境を航行する船舶の安全性を向上させるために取り組んでいます。機械工学の専門知識、北極工学の実験研究、数値シミュレーションを 3D プリント技術と組み合わせることは、一部のプロジェクトで効率を高め、コストを削減するために必要なことなのかもしれません。

Stratasys 3D プリンターで印刷された船舶部品同社は、顧客から数週間以内という短い期間での納品を求められることが多く、非常に厳しいスケジュールで作業することが多いため、重要な部品を製造するために Javelin Technologies から Stratasys 3D プリンターを購入しました。 Stratasys 3D プリンターと SolidWorks 3D CAD ソフトウェアを使用することで、Oceanic の専門家はコンセプトを物理的な部品に素早く変換できるようになり、これまでは外部サプライヤーに依頼していた作業を社内で行える新たな機会が得られます。 3D プリンターの使用により、部品製造の複雑さが増し、物理モデル実験の複雑さが増し、精度が向上し、顧客満足度が向上します。

Oceanic 社は、時間を節約するために SOLIDWORKS を使用し、独自の 3D プリントを行って設計を迅速に検証し、厳しいプロジェクト期限に間に合わせると主張しています。彼らは常に 3D プリンターの機能をテストし、限界まで材料を駆使して、時には非常に薄い部品を設計することもあります。制作チームは Javelin の高水準のサービスとサポートに慣れていたため、同社と協力することは賢明な選択でした。

過酷な海洋環境での作業にはさらなる課題が伴いますが、3D プリンターを使用すると、交換部品を効率的に印刷し、必要に応じて変更することができます。かつては機械加工のみだった部品を 3D プリントできるようになったため、設計者は、そうでなければ非常に高価だったり、作成不可能だったりする詳細や機能を追加できるようになりました。例としては、機械的なリンケージ、舵、取り付けブラケット、支柱、さらにはカスタム計器などが挙げられます。

Oceanic の一部のプロジェクトの範囲は、実用的な知識、最先端のエンジニアリング手法、基本的な危険概念設計を組み合わせて、過酷な海洋環境に進出する必要がある船舶や船団の安全で持続可能な設計に関するガイドラインを開発することです。そのため、オーシャニックは、カナダ国立研究会議の海洋・沿岸・河川工学プログラムや、メモリアル大学の海洋工学研究センターおよび海洋研究所など、ニューファンドランド・ラブラドール州に世界クラスの海洋研究施設を保有しています。調査船、ボート、海洋構造物、その他の海洋システムの契約を問わず、Marine は顧客に専門知識、高度な設備、そして今では最も野心的なプロジェクトを実現するための 3D 印刷技術を提供します。

NOAA: Formlabs Form2 プリンターを GyroPro 安定化プラットフォームに搭載し、カリブ海および南大西洋岸の深海域をマッピング
2018年、米国商務省海洋大気庁（NOAA）は、動的環境での3Dプリントをさらに一歩進め、紫外線（UV）硬化液体とレーザーを使用して液体を層ごとに硬化させるステレオリソグラフィー（SLA）装置型プリンターを搭載した船「オケアノスコントローラー」にチームを派遣し、カリブ海と南大西洋の浅瀬の地図を作成しました。過酷な海洋環境は、地球上で最も劣悪な環境の中でも船舶、海洋構造物、チームが活動するのに役立つ技術を開発するという、エンジニアや設計者にとっての課題を提示しています。 3D プリントは、船内でも船内の修復やスペアパーツの作成に使用でき、人々の生活を変える可能性があります。

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