海军舰艇配备了一台巨型液态金属 3D 打印机

本月初，美国海军埃塞克斯号 ( USS Essex)接收了一台巨型打印机。这台打印机和放置它的灰色大箱子（总重约 15,000 磅）被吊车吊到夏威夷珍珠港的船上。这台打印机不使用墨水打印。它使用热液态金属进行打印，因此它就像一个装在箱子里的小型铝制造设备。

将该设备安装在船上的目的是让海军能够制造出在海上可能需要的金属部件。下面介绍一下它的工作原理。

温度达到 1,562 华氏度

这台打印机名为 ElemX，由施乐公司制造。它宽 9 英尺，高 7 英尺，部署在Essex 号上时将放在长约 20 英尺的集装箱储物箱中。它的重量约为 4,630 磅，需要 480 伏的电源。

其打印材料是铝，消耗的是铝线作为原材料。

“金属丝被送入加热的打印头。打印头温度达到 850 摄氏度 [1,564 华氏度]，这实际上会熔化金属丝，因此会形成一池金属液体，”施乐 Elem Additive 负责人 Tali Rosman 说道。“然后我们在打印头上激活脉冲，一滴一滴地喷射 [金属]，以构建部件。”

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排出液态金属的脉冲是磁性的。打印头不动，但其下方的板会移动，从而让定制部件成型。“打印完成后，不到一分钟，您就可以拿到部件，”她补充道。打印完成后，必须将作品及其附着的板浸入水中，这个过程将两件物品分开。

她说，最终的结果就是“在一个集装箱里建起一个微型工厂”。

她指出，对于没有受过训练的水手来说，这台打印机的操作还不够简单。“我们还没做到，”她说。操作打印机的培训课程需要三天时间。换句话说，它并不像加载扳手文件并按下打印键那么简单。

两台打印机的故事

目前埃塞克斯号上的这台打印机还有一台姊妹机：自 2020 年 12 月以来，加利福尼亚州蒙特雷的海军研究生院 (NPS) 安装了同型号的机器。“海军和 NPS 在海上和陆地上打印相同的部件，”罗斯曼说。船靠岸后，他们会比较和对比在不同环境中制造的部件，看看它们是否不同。他们将“确保在海上不会引起任何重大变化或改变。”

那么，在海上漂浮的 844 英尺长的黄蜂级船上使用热液态金属打印零件会出现什么问题呢？

罗斯曼关注的一个变量是船舶的振动，这可能会影响打印过程。下一个担忧是打印机在船上会遇到的“气候”，比如含盐的空气甚至海水——尽管打印机仍会受到保护，放在一个大盒子里，而且在船内。“但为了完全透明，因为以前没有人这样做过，所以我们不知道，”罗斯曼说。“可能有些事情我们没有考虑到，因为这台打印机现在在海上，打印零件，可能有些事情我们都没有列入风险清单。”

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想要用这台打印机制造的物品类型非常简单。他们的想法是能够制造出在海上可能派上用场的物品，因为在五金店买东西在物流上不方便。“他们想制造一些相对简单的部件，这些部件在船上经常会损坏，”罗斯曼说。

海军发言人阿罗·亚伯拉罕森 (Arlo Abrahamson) 中校通过电子邮件表示，能够打印三维物体的打印机可以“提高海军舰艇的自给自足能力”。他说，到目前为止，埃塞克斯号上打印的金属物品有“通用阀门手轮、天线密封带支架、消防水带扳手”等。

亚伯拉罕森还指出，埃塞克斯号上之前的一台基于聚合物的 3D 打印机生产了非金属零件，并在 2018 年至 2019 年的部署期间制造了约 735 件物品。

请观看下面的视频，了解金属物品的制作方法：