最近，美国海军与橡树岭国家实验室合作，四周内打印出潜水艇的原型。

3D打印潜水艇由海军陆战队（NSWC）和Carderock部门的破坏性技术实验室（DTL）的团队开发。该团队于2016年8月开始工作，通过使用大型工业3D打印机-大面积增材制造设备（BAAM）来生产潜水艇的六个碳纤维零件，然后组装成30英尺长的潜水艇。

类似大小的潜水艇花费高达80万美元，大概需要3到5个月才能生产完毕。而通过3D打印，制造成本便宜了90％，不仅如此，还节约了生产时间。

该团队获得了NAVSEA指挥官创新奖，他们正在计划3D打印第二个水密版本，并完成水下测试。

 3D科学谷REVIEW

BAAM是由美国国家橡树岭实验室与美国Cincinnati公司合作的大幅面增材制造技术。这项技术目前从制造汽车、卡车、房屋、风电叶片，再到潜水艇，其应用面逐渐铺展开来。

Local Motors 通过BAAM技术来制造汽车，车身的3D打印材料由ABS和碳纤维的复合材料，打印时塑料颗粒会被加热到210摄氏度，然后被逐层挤出。Local Motors 推出的LM3D汽车中约75%的零部件是3D打印的，Local Motors未来会将这一比例上升到90%。虽然每辆汽车的底盘是一样的，但Local Motors将通过3D打印技术实现车辆外观的定制化，用户可以将自己的设计理念融入到汽车的外观设计中。3D打印材料是用80%的ABS和20%的碳纤维混合而成的，碳纤维材料的强度和韧性为车身带来更高的安全性。Local Motors的目标是让3D打印的汽车要比传统制造的汽车更安全。

不仅仅是3D打印汽车，Local Motors通过BAAM制造技术，推出了一辆外观简洁、头脑聪明的3D打印智能公交车。它的名字叫Olli。

美国橡树岭国家实验室还通过BAAM技术集成制造了3D打印建筑和车辆的概念组合，这个组合叫AMIE。AMIE项目连接天然气为动力的混合动力电动汽车与以太阳能为能源来源的房屋共享能源。在阴天房子的太阳能电池不够的时候，房屋可以使用混合动力汽车的天然气发动机，以提供本身的补充电源。而混合动力车上的电池可以通过房屋的家用太阳能电池充电。

不仅仅作为直接的产品，美国橡树岭国家实验室还将BAAM技术应用到风电叶片模具领域。3D打印工作完成后，叶片模具上面被覆盖了一层玻璃纤维层压板以获得平滑的表面。随后模具被组装好并安装在框架上，并配备了暖风机、温度控制器和热电偶。在随后的叶片铸造过程中，创新的空气加热技术可以节约能源，并消除手工铺设加热线的麻烦，减少了模具中的劳动密集的环节。

美国橡树岭国家实验室还与卡特彼勒以及3D打印专业服务商FIT公司建立合作关系，开发了全球首台3D打印挖掘机，在这台挖掘机中包括了三个由3D打印设备直接制造的零部件：驾驶室、动臂和热交换器。挖掘机动臂长约2.1米，重量约为181千克，是由ORNL新开发的大型金属零件3D打印设备制造的，打印材料为低成本的金属，动臂在设计时已经为液压零件预留好内置的通道。驾驶室是由ORNL实验室的BAAM(大幅面增材制造) 3D打印设备和碳纤维增强复合材料制造的。

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最普遍采用的叶片材料是玻璃纤维增强聚酯树脂、玻璃纤维增强环氧树脂和碳纤维增强环氧树脂。随着叶片技术的发展，热塑材料得到了应用。通过玻璃钢、碳纤维和热塑材料的混合纱丝制造叶片。这种纱丝展进模具，加热到一定温度后，塑料会融化，并将纱丝转换成合成材料，这可能使叶片的生产时间缩短50%。  

叶片最新发展的成型方法是RTM，即树脂转移模塑成型法。将纤维预成型体置于模腔中，然后注进树脂，加温加压成形。RTM是目前世界上公认的低本钱制造方法，发展迅速，应用广泛。

要获得优良的叶片几何形状，除了材料技术，铸造模具是关键。本期，3D Science Valley就与谷友们一起领略美国先进制造国家项目办公室（AMO）是如何通过3D打印来塑造风力发电的“涨姿势”。

来源：3ders

先进制造国家项目办公室(AMO)是由美国能源部领导的，致力于带来新的制造解决方案，特别是在清洁能源项目领域，涉及到连接各个行业的合作伙伴，从企业到大学和其他利益相关者。而最近，AMO通过其合作伙伴将曾经在芝加哥机床展期间打印出Strati汽车的BAAM的3D打印技术运用到风电叶片制造过程中来，这或许将一发不可收拾…

来源：3ders

具体来说，这个巨大的3D打印风电叶片的模具是与大名鼎鼎的橡树岭国家实验室下设的风能水能技术办公室WWPTO（Wind and Water Power Technologies Office ）合作的。

来源：3ders

叶片模具长达13米，要满足3D打印加工的要求可不是一件容易的事。首先，研究人员对叶片的基础结构进行了CAD模型，这是一个典型的叶片设计，然后将叶片切割成适合3D打印的尺寸大小，并设计了完整的装配孔和内部轻量化结构。随后叶片的结构部分被送去BAAM系统进行3D打印。

 来源：3ders

3D打印工作完成后，上面被覆盖了一层玻璃纤维层压板以获得平滑的表面。随后模具被组装好并安装在框架上，并配备了暖风机、温度控制器和热电偶。在随后的叶片铸造过程中，创新的空气加热技术可以节约能源，并消除手工铺设加热线的麻烦，减少了模具中的劳动密集的一个步骤。

这可以说开创了通过3D打印来降低中等长度的叶片铸造成本的先河。3D打印正发挥有价值的意义：减少浪费，减少交货时间，并提供更灵活的设计自由度。重要的是3D打印的模具比传统模具更经济，这使得风能这种清洁能源更加低成本了。后期，BAAM技术是否将进入到风电叶片制造的商业化应用领域？让我们拭目以待！

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然而，随着橡树岭国家实验室的BAAM技术在塑料类产品的制造领域打破这些障碍，设备不但生产大型零件，而且更快，更便宜，这使得人们看增材制造的目光不再聚焦于增材，而是制造。

那么，在走向更大的打印尺寸道路上，BAAM最新的进展如何？除了BAAM，有没有其他的公司也进入到这个领域？本期，3D科学谷与谷友一起来看。

做为一家历史悠久的传统机床制造商，辛辛那提公司在俄亥俄州经营了100多年后，可能怎么也想不到自己会跳转到快速发展的3D打印增材制造领域。但是通过与能源部下属的橡树岭国家实验室（ORNL）合作，大面积的增材制造（BAAM）系统将辛辛那提公司推向了3D打印大型零件的生产领域。

BAAM系统明显不满足其之前的炫目业绩包括Strati轿车、眼镜蛇汽车以及3D打印建筑和车辆的新能源概念组合。如今，BAAM系统正在3D打印F-22“猛禽”无人机和皮艇。此外，CI公司还在尝试打印在几块巨大的猎户座飞船复制品，并在2016年5月16号到19号佛罗里达州的RAPID展会现场展示组装过程。

BAAM系统的应用领域正在超越汽车行业，走向更多的行业，包括航空航天行业、电器行业和机器人行业。而不仅仅是BAAM系统，还有更多的新的公司推出他们新的技术共同将3D打印技术的应用范围扩展到更大的水平。

位于俄亥俄州的扬斯敦，成立于2014年的Strangpresse公司是家专注于热风焊接工具的公司，Strangpresse开发完全可控的、重量轻、热塑性塑料挤出机。并且获得橡树岭国家实验室的专利使用转让许可，根据许可协议，Strangpresse能使用或销售该实验室的专利材料、工艺和控制方法，用来制造比目前大得多的产品。Strangpresse也与位于俄亥俄州哥伦比亚的MD塑料加工公司开发了一个垂直机器人手臂，可以以每小时100磅的速度连续挤压材料，而MD塑料公司则专注于开发和生产注塑成型用的部件。

Strangpresse当前面临的挑战是如何加工长碳纤维复合材料，短碳纤维的加工不成问题，而加工长碳纤维就需要去控制和理解纤维的方向。

此外，位于印第安那州的Thermwood公司，原来这家公司是生产数控加工系统的，现在他们正在研究开发大型的增材制造（LSAM－large scale additive manufacturing）混合制造系统，将3D打印和切削加工集成到同一台机器上。

目前Thermwood可以打印10x10x5英尺的产品（约3x3x1.5米），快速的挤压头确保每一个新的层形状和厚度是均匀的。Thermwood计划专门针对大尺寸的加工领域提供全套解决方案，初始目标市场包括设备工装、模具、夹具、模型等多种应用，目标行业包括航空航天、汽车、游艇和热成型。

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该展示是在美国能源效率和可再生能源（EERE）工业日活动的高级研究实验室里举行的，展示围绕着节能系统如何将建筑物和车辆连结在一起，这为没有电缆的情况下要获取电力提供了有效参考。

AMIE项目连接天然气为动力的混合动力电动汽车与以太阳能为能源来源的房屋共享能源。在阴天房子的太阳能电池不够的时候，房屋可以使用混合动力汽车的天然气发动机，以提供本身的补充电源。而混合动力车上的电池可以通过房屋的家用太阳能电池充电。

无论是210平方英尺的房子还是连接的车辆都是通过ORNL美国橡树岭国家实验室里面的BAAM 3D大型3D打印机打印。这样的车就像一个移动电站似的，在紧急情况、自然灾害或者极端气候的时候为房屋提供紧急电力支援。

来源：3dprint.com

在原有机型的基础上退出的下一代3D打印机叫Bertha，该机器无论在打印尺寸、速度和质量方面均将远超原有机型。BAAM的最大3D打印尺寸为7×13×3英尺，沉积速率（即打印速度）为40磅/小时；而Bertha的最大3D打印尺寸则扩大至8×20×6英尺，而且由于采用了新的挤出机，实现了更好的控制，其沉积速率可达100磅/小时。

大多数系统（金属和聚合物）的打印速度为1立方英寸每小时，而金属和聚合物的最大打印体积不到1立方英尺每小时。而橡树岭国家实验室与Cincinnati之间的伙伴关系BAAM系统开发的关键。通过利用Cincinnati的直线电机技术，得以提高打印速度。

有此可以推理辛那提公司和橡树岭国家实验室的下一步举动，相信应该是打印如铝和钢之类的金属？未来也许会把注意力覆盖到钛合金的打印上。如果成功的话可以大大减少工业部件比如公共汽车，卡车和飞机的制造成本。