约翰·霍普金斯大学应用物理实验室 (APL) 的研究人员正在与海军海上系统司令部 (NAVSEA) 合作，以解决国防应用金属增材制造的可靠性问题。此次合作重点关注激光粉末床熔合技术，证明适当的控制措施可以生产出稳定、高质量的材料。APL 的研究表明，精确的工艺参数管理可以消除孔隙率问题，而孔隙率问题此前一直是人们对关键部件 3D 打印技术存疑虑的根源。
弗吉尼亚级攻击潜艇“德克萨斯”号上的水兵在完成关键维修和系统升级后，准备驶离朴茨茅斯海军造船厂。（图片来源：美国海军）
研究团队进行了广泛的测试，比较了多家供应商的材料性能，并检验了增材制造部件的长期耐久性。“我们通过严谨的研究表明，只要控制好原料、工艺参数和后处理，就能获得高度一致的材料性能，”APL的增材制造工程师Michael Presley说道。这项工作帮助NAVSEA的机器认证要求降低了60%以上，同时保持了可靠性标准。
NAVSEA 面临的主要挑战之一是确保不同供应商和制造环境中的质量一致性。NAVSEA 增材制造技术负责人 Justin Rettaliata 指出：“我们不仅需要增材制造能够发挥作用，还需要它能够实现可预测性。为了扩大规模，我们需要一个成熟的工业基础，能够在不同供应商和环境中以一致的质量水平生产增材制造零件。” APL 的研究直接影响了 NAVSEA 的制造标准和认证指南。
该技术已在维护场景中展现出实用价值。在一个案例中，一艘海军舰艇出现部件故障，APL仅用五天时间就帮助其完成了逆向工程并3D打印出替换部件，而传统的采购周期则需要六个月到两年。APL海上远征后勤项目经理James Borghardt表示：“将物流延迟时间从数月缩短至数天，将显著提升作战可用性。”
虽然增材制造已被证明在维修方面具有重要价值，但研究人员仍在努力将该技术应用于关键任务系统的初始设计中。参与这项研究的Eddie Gienger解释了其重要性：“弗吉尼亚级潜艇的预期使用寿命为33年。海军海上系统司令部（NAVSEA）必须对增材制造部件的使用寿命充满信心，使其优于传统工艺制造的部件。” 正在进行的研究旨在增强这种信心，以便增材制造技术在海军应用中得到更广泛的应用。
来源：jhuapl.edu
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