运动补偿技术突破，实现船舶移动中的可重复金属3D打印

多年来，增材制造一直被视为增强海军后勤保障能力的一个基石，因为备件不一定需要通过漫长的供应链运送上舰。这正是位于马里兰州劳雷尔的约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室（APL）与GKN Aerospace合作的核心内容：他们受海军海上系统司令部技术办公室委托，正在开发一种能够真实模拟船舶运动对金属3D打印影响的技术，从而实现在移动平台上的可重复生产。

APL海上远征后勤项目主管James Borghardt表示：“海上增材制造可以从根本上改变海军维护和保养其舰队的方式。APL拥有与工业界合作的成熟历史和持续的伙伴关系承诺，通过将商业制造专长与我们旨在提供可执行任务能力的应用研究相结合，APL有能力加速这一未来的到来。

该团队没有选择将工业打印机整体安装在移动平台上，而是依靠过程控制。该解决方案同步打印头和基板之间的运动，以模拟船舶的运动学效应，同时避免对整个机器结构施加机械应力。GKN的平台配备的控制算法能够在打印过程中协调两个轴系统。

GKN Aerospace工程与技术主管David Bond表示：“通过将我们对增材材料行为的理解与制造过程控制的实践经验相结合，来应对这一挑战。这种整合是开发出能在模拟海洋环境的运动条件下打印出具有代表性质量样品的解决方案的关键。”

为了进行验证，研究团队在模拟平静海域和恶劣海况的运动条件下，打印了带有三重线轨迹模式的金属试片和六英寸长的测试块。APL项目经理兼金属材料研究员Bianca Sciandra说：“这项工作为我们提供了从概念走向实际任务能力所需的数据。我们现在能够量化运动如何影响结构完整性，并利用这些见解来完善系统控制，这让我们离直接在舰船上生产关键的、与任务相关的部件更近了一步。”

该项目的背景是海军海上系统司令部的舰载增材制造计划。APL曾在2023年支持在“巴丹号”两栖攻击舰上安装了一台混合金属3D打印机，并伴随其在海上生产了一个备件。

APL增材制造工程师、与海军合作负责人Michael Presley表示：“‘巴丹号’的部署证明了增材制造可以在海上工作。现在我们正在迈出下一步，从非关键部件转向任务关键部件，如阀门外壳和结构支架。即使在充满挑战的环境中，这种能力也能提高舰队的战备状态和实时适应性。”

关键因素在于，运动补偿技术能否将工艺窗口稳定在足够范围内，以确保即使在恶劣海况下，部件也能以可重复和可测试的方式制造。