加拿大海軍利用3D打印部件重塑維修供應鏈，延長潛艇服役壽命

2025年5月26日，南極熊獲悉，達爾豪斯大學與加拿大國防研究與發(fā)展局 (DRDC) 合作，共同應對加拿大老化潛艇艦隊的關鍵零部件供應挑戰(zhàn)。此次合作的重點是開發(fā)海軍部件的增材制造工藝，以應對加拿大正在準備更換維多利亞級潛艇的計劃，這些潛艇計劃于 2030 年代中期退役。在新潛艇預計于 2035 年左右抵達之前，維護現有艦隊對于軍事戰(zhàn)備至關重要。

△圖片來源：達爾豪斯大學

項目解決了一個重大的后勤難題：在原制造商可能已不復存在的情況下，為數十年歷史的潛艇采購替換零件。哈利法克斯大西洋研究中心國防研究與發(fā)展中心的國防科學家卡梅倫·芒羅解釋了當前的情況：“如果你需要更換一艘35年前建造的潛艇上的一個零件，你可能會發(fā)現制造商已經不復存在了。傳統(tǒng)的定制部件采購方法可能需要數年時間，從而造成延誤，影響作戰(zhàn)準備�！�

△HMCSWindsor 在哈利法克斯進行例行維護。（圖片來源：國防部）

當傳統(tǒng)供應鏈不足時，就需要創(chuàng)新介入。來自達爾豪斯大學的材料工程師保羅·畢曉普（Bishop）博士接受了這一挑戰(zhàn)，他采用先進的材料科學和3D打印技術來滿足海軍的需求。3D打印是一種高度專業(yè)化的技術，可以直接利用金屬粉末打印出最復雜的設計。鑒于強大的功能，它越來越多地被尖端制造商用來制造噴氣發(fā)動機部件、外科植入物、航天器部件以及許多其他對細節(jié)要求極高的部件。

△激光定向能量沉積制造矩形棒，用于測量印刷海軍合金的機械性能。

畢曉普博士表示：“達爾豪斯大學為這項技術設計并投入運營了一套極其全面的基礎設施，不僅在全球范圍內具有競爭力，而且在全國范圍內獨一無二�！�

△Bishop 博士在他的增材制造實驗室里。（圖片由 Cody Turner 提供）

此外，達爾豪斯大學的研究團隊正在開創(chuàng)性地研究國防標準海防用合金，這些合金此前從未在增材制造應用中進行過研究。

△將金屬粉末輸送到定向能量沉積系統(tǒng)中的激光焦點的系統(tǒng)。

此次合作將達爾豪斯大學定位為國防研究與發(fā)展中心 (DRDC) 與加拿大制造商之間的橋梁，并得到加拿大創(chuàng)新基金會 NSERC 和行業(yè)合作伙伴聯盟的支持，以制造必要的零件。通過開發(fā)材料和加工參數的基本“配方”，達爾豪斯大學制定了企業(yè)無需大量研發(fā)投入即可實施的規(guī)范。這種方式使加拿大皇家海軍能夠保持對研究的自主權，避免對關鍵部件的單一供應商的依賴。

△達爾豪斯大學通過增材制造實現的復雜設計示例——3D 打印的具有內部晶格結構的空心管。

蒙羅表示，合作項目遠不止?jié)M足眼前需求：“這個項目并非僅僅生產一兩個零部件，而是要在加拿大建立長期的工業(yè)產能。它旨在實現零部件的按需生產，而非維持大量庫存，從而在確保供應的同時降低成本。該研究由加拿大創(chuàng)新基金會（NSERC）及其行業(yè)合作伙伴提供支持�！�

畢曉普博士強調了此次合作的知識轉移：“真正的目標是為海軍及其支持行業(yè)合作伙伴提供數據，定義可大規(guī)模使用的可靠流程。” 這種方法有助于加拿大在維護海軍能力方面實現更大的自力更生，蒙羅指出：“我們需要增強在國內支持加拿大軍事平臺的能力。”