英国Rapid Fusion领衔700万英镑脱碳创新项目，将3D打印与人工智能结合，用于下一代低碳船舶设计与制造。该计划由英国政府资助，旨在通过AI优化与大尺寸增材制造技术，降低船舶建造成本与周期，提升能源效率，加速海事行业的绿色转型。项目采用模块化造船策略，结合仿真与优化工具，助力实现英国海事减排目标。
位于埃克塞特（Exeter）的3D打印专家Rapid Fusion正领导一个价值70万英镑的政府支持项目的制造环节，该项目旨在重塑船舶的设计和建造方式。
该项目通过英国的 UK SHORE 计划资助，并由 Innovate UK 在“清洁海事示范竞赛”（Clean Maritime Demonstration Competition）框架下实施，为期七个月。该计划结合人工智能（AI）与大尺寸3D打印技术，旨在降低成本、加快生产速度，并帮助海事行业实现脱碳目标。
该项目的核心是 GenDSOM 框架，它将生成式人工智能与仿真和优化工具结合起来，以生成不仅高效而且实际可制造的设计。
该项目的首个应用案例是一艘为海上风电行业设计的船员转运船。其船体将通过添加由Rapid Fusion的 Apollo机器人打印系统 制造的水翼进行优化。Apollo平台旨在以高速度处理大型结构。
Rapid Fusion首席技术官 Martin Jewell 表示：“增材制造拓展了设计自由度，并正迅速在海事领域获得应用，无论是小型部件还是大型结构（包括船体）都在采用。然而，规模化仍然受到限制。GenDSOM将采用模块化策略，将设计分解为可制造的子组件，以兼容传统制造和增材制造工艺。”
3D打印与AI在下一代船舶设计中相遇。图片来自Rapid Fusion。
AI驱动的大型船舶增材制造
英国的《海事脱碳战略》要求到2030年实现30%的排放减少，到2040年实现80%的减少。像船员转运船这样的小型船只被认为是实现这些目标的关键，这使得本项目选择的案例具有特别的重要性。
通过将AI驱动的设计直接与大尺寸增材制造相结合，该联合体旨在展示数字智能与先进制造方法如何协同工作，从而设计出更快、更便宜且显著更具可持续性的船舶。
为此，GenDSOM联合体 汇集了广泛的专业知识：
Compute Maritime 负责人工智能开发，
BYD Naval Architects 负责船舶设计，
西门子数字工业软件（Siemens Digital Industries Software） 提供仿真能力，
南安普顿大学（University of Southampton） 贡献优化研究。
合作伙伴的共同目标是：
将设计成本降低10%，
设计周期缩短20%，
整体效率提升50%。
在这一工作中，Rapid Fusion的 Apollo平台 是关键核心。该系统的运行速度几乎是传统FDM打印机的200倍，可处理数百种工程级聚合物以及定制复合材料，并通过使用比等效线材便宜高达90%的颗粒材料，大幅节省成本。
为确保设计在制造中保持可行性，该公司采用模块化方法，将船舶分解为适合增材制造和传统制造工艺的子组件。这种方法考虑了打印体积限制、公差叠加、材料兼容性等通常制约大规模生产的因素。
该项目还使用 HP Z工作站，使AI模型能够在本地而非云端进行训练。这不仅减少了对外部服务器的依赖，还使能耗管理更加可控，与整个项目的可持续发展目标保持一致。
Jewell补充说：“我们的制造感知方法确保设计在可制造性方面保持现实，综合考虑了约束条件、打印体积限制、支撑结构、公差叠加和材料兼容性等因素。所有这些都将确保创新、高效且可投入生产的解决方案，同时在设计到制造的整个生命周期中推动脱碳。”
Rapid Fusion首席执行官Jake Hand与首席技术官Martin Jewell。图片来自Rapid Fusion。
船舶3D打印的应用
GenDSOM计划 并不是英国唯一一个探索如何利用增材制造加速海事脱碳的政府支持项目。上个月，另一个联合体启动了名为 Digitally Enabled Efficient Propeller（D.E.E.P） 的项目，将3D打印与数字孪生技术结合，旨在开发能够自我监测性能的智能海洋螺旋桨。
同样由“清洁海事示范竞赛”资助，该项目正在开展一项 技术经济可行性研究（Techno-Economic Feasibility Study），以评估增材制造方法在海事工业中的适用性，与传统铸造方法进行比较，并制定分类认可和型号认证的路径。广泛的联合体汇集了在推进系统、材料、数字监测、标准和流体动力建模方面的专业知识，以推动技术进步与监管准备。
在英国之外，海军领域也在采用增材制造来提升效率。印度海军 与3D打印服务机构 think3D 合作，通过按需增材制造的方式，解决其老旧进口舰艇设备零部件长期短缺的问题。一个关键应用是更换离心泵叶轮——这类关键部件传统上通过砂型铸造生产，周期接近三个月。
think3D通过3D扫描、CAD建模和ANSYS分析对叶轮进行逆向工程，然后使用 HP Multi Jet Fusion（MJF） 技术打印，并配合 CNC加工 和金属衬套进行后处理。新的工艺仅用两天就能交付部件，成本降低40%，重量显著减轻，同时满足海上性能要求。
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