美国海军的3D打印大押注

AM易道导语

美国海军正砸下数十亿美元押注金属增材制造，外加一套从零培养产业工人的大规模培训，来填补几乎塌掉的潜艇铸造与锻造产业基础。

本文分享翻译的同标题文章走进弗吉尼亚州丹维尔的增材制造卓越中心（AMCOE），阐述了海军怎样用大型弧焊机器人和激光粉末床打印关键舰艇零件。

原文来自美国海军学会新闻网（USNI News）于本周刚刚发布，鉴于其官方属性，信息密度和准确度都非常有价值。

以下为全文完整编译。

【正文完整编译】

海军的3D打印大押注

为弥补潜艇工业基础的急剧下滑，海军已向增材制造和新的职业培训项目投入数十亿美元。

作者：萨姆·拉格罗内（Sam LaGrone）

弗吉尼亚州丹维尔报道，距最近的州际公路或大型机场都有数十英里之遥，弗吉尼亚州皮埃蒙特地区一座不起眼的工业小镇，正是美国海军下一代制造业的熔炉。

在1980年代600艘军舰造舰高峰期，全美有两千多家铸造和锻造企业。

数百种不同的阀门、管件和其他舰体零件由熔融钢水浇铸而成，再像瑞士手表里的齿轮一样精密而紧凑地装进战舰。

四十年后，锻件供应基础只剩20世纪鼎盛时期的一个零头。海军和造船厂正在打磨新的制造技术，用来装配哥伦比亚级和弗吉尼亚级潜艇，并让更老旧的战舰继续运转。

这场剧变的核心，就在弗吉尼亚州丹维尔这座小镇上。

［原文配图］增材制造设备打印出的一个测试件。USNI News摄

2023年，在弗吉尼亚州政府提供的3500万美元支持下，海军设立了增材制造卓越中心（Additive Manufacturing Center of Excellence，AMCOE）。

这处设施紧邻丹维尔的高等学习与研究学院（Institute for Advanced Learning and Research），既像一间试验厨房，又像一个应急技术支援中心，还像一个能替代传统制造的技术展厅。

Austal USA先进技术公司总经理唐·海尔斯顿（Don Hairston）今年早些时候在USNI News到访该设施时这样描述。

海军成立AMCOE的初衷，是开发增材制造的零件方案，再由全美各地获得认证的增材锻造厂通过一个数据库调取、3D打印出来。

如今这个角色已经扩展，开始为关键需求即时应急供应那些早已停产的旧式零件。

“整个思路，是把这些东西、所有这些技术数据包都放进海军云里，”海尔斯顿说，“然后，理想状态下，海军自己在前沿作战基地、在两栖舰或驱逐舰上就把它打印出来……我们的想法是，绝不在这里打印第二个零件。

我们要把它推送到整个网络上去。”

在AMCOE之外，海军还打造了一套高强度培训项目，培养新一代造船工人，来夯实制造基础。

海军潜艇工业基础部门的官员估算，为满足潜艇工业基础的需求，美国需要招募并培训14万名新的海事工业工人。

巨型机器人与精密激光

［原文配图］2026年4月8日，增材制造卓越中心内一台定向能量沉积增材制造设备。USNI News摄

海军大约在十年前开始试水消费级的增材制造工具。

便携式创客空间在舰队里巡回，让水兵们把桌面级塑料丝材打印机当作日常工具之外的补充来摆弄。

这些应用包括给容易受损的无线电天线打印锦上添花的塑料支架，或者给那些老把军帽吸进去的便携式空调进风口打印滤网。

丹维尔的这些机器，规模要比那高出好几个档次。

这些现代设备和它们打造的零件一样五花八门，从巨大的钢材焊接工业机器人，到把金属粉末熔成精密部件的激光设备，应有尽有。

在巨无霸这一端，是北美最大的定向能量沉积（Directed Energy Deposition，DED）增材设备，由澳大利亚公司AML3D为AMCOE量身定制。

这台机器绰号叫“Boomer”（美国海军对弹道导弹核潜艇的俗称），工作原理像一把巨型热熔胶枪，只不过熔的不是胶，而是金属丝。

Boomer像传统电弧焊机那样用电把金属丝熔化，再由一只计算机控制的机械臂在一个旋转的工作台上把熔融的金属丝塑形。

等这团材料冷却下来，就可以拿去机加工、测试、运输和安装了。

“你完全可以把它放大到任意你想要的尺寸。你甚至可以让多台焊接机器人同时干同一个零件，”AMCOE的菲利普斯公司（Phillips Corporation）设备操作员埃里克·威尔逊（Eric Wilson）在带USNI News参观设施时说。

海军正指望Boomer这样的DED设备来加快潜艇生产。

美国缺乏能浇铸大型零件的锻造厂，这让哥伦比亚级和弗吉尼亚级潜艇的进度乱了套，造成延误，USNI News此前已有报道。

HII旗下纽波特纽斯造船厂（Newport News Shipbuilding）总裁卡丽·威尔金森（Kari Wilkinson）表示，今年HII已成功为一艘潜艇制造出一个重一千磅的铸件。

“这是件大事，”她对USNI News说。大型铸件生产缓慢，“一直在卡住哥伦比亚和弗吉尼亚这两个项目潜艇的进度和产出。”

海尔斯顿说，对于传统锻造业难以支撑的大型单件铸造，增材制造正合适。

“从冷战年代起，那种只要一两件的零件就很难搞到，”他说，“如果我是一家锻造厂，我想要的是大批量、少品种，那才是天堂。

可如果我做的是增材，我真正想要的是多品种、小批量。”

千钧一发的3D打印件

在丹维尔增材光谱的另一端，是体型更小的激光床打印机。它们用磨成粉的不锈钢，在差不多一张烤盘大小的托盘上，一次熔结一层头发丝粗细的金属。这类激光粉末床设备虽然不适合大规模生产，但好处是能快速做出少量零件，而且省掉了铸造做模具那笔前期成本。

［原文配图］2026年4月8日，弗吉尼亚州丹维尔，用于激光熔融增材制造零件的不锈钢粉末。USNI News摄

激光粉末床生产，带来了AMCOE为舰队立下的第一桩大功。

海尔斯顿对USNI News说，2024年AMCOE临时接到一个请求，要给导弹驱逐舰哈尔西号（USS Halsey，DDG-97）做一个零件。

隶属于西奥多·罗斯福号航母打击群的哈尔西号，机库门坏了。

按传统制造去采购这个零件，估计要花大约八个月，而且整扇门都得换掉。

“我们接到电话，他们说我们需要一个零件，”他说，“你们能把这个零件打印出来吗？我们说，‘当然，让我们试一把。’”

丹维尔的团队拿出了一个不锈钢替换支架的设计，用激光粉末床打印机在21天内完成制造并通过认证。

哈尔西号拿到了零件，打击群按期部署，AMCOE也有了一份随时可以推送给其他打印机的技术数据包。

这些数据包存放在一个安全的海军云仓库里，可以在全美二十多家获得认证的设施中打印、测试、处理和发运。

最终，水兵们应该能够自己把这些零件打印出来。

［原文配图］2026年4月8日，增材制造卓越中心内的激光粉末床设备。USNI News摄

这些打印机已经开始进入舰队。官员们告诉USNI News，每一艘大型两栖攻击舰上都已配备一台工业级3D打印机。

正在为AMCOE担任顾问的退役海军少将迈克尔·马洪（Michael Mahon）在丹维尔对USNI News表示，按需供应零件，有望缓解整个舰队的维护积压。

“舰艇之所以不能按时结束维修期，最大的原因就是这次维修所需的零件里有60%在需要的时候根本不在场，而增材制造正是我们能让这些零件在需要时到位的途径之一，”马洪说。

尽管技术能力如今已经具备，但更多使用增材零件，仍然受制于海军要求的认证、合同条款，以及原始设备制造商（OEM）的知识产权。

举例来说，海军希望把丹维尔出来的零件认证为SUBSAFE级别，也就是潜艇安全计划（Submarine Safety Program），这是海军最严苛的一级质量管控。

“我们目前正在走SUBSAFE认证，所以我们将在丹维尔这里打印零件、并把它们按SUBSAFE级别做合格鉴定，然后直接推送到潜艇上。今天我们还没到那一步……但我们正走在把SUBSAFE做到这里的路上，”海尔斯顿说。

此外，AMCOE和海军正在就海军云中零件设计的权利进行谈判，可能通过一份授权许可协议来解决。

“知识产权是我们还得想办法趟过去的一个问题，不过我相信，关于接下来怎么走，我们至少已经有了一些大致的轮廓，”海尔斯顿说。

培养下一代造船工人

在丹维尔校区的另一头，国防制造加速培训（Accelerated Training in Defense Manufacturing，ATDM）课程里临近毕业的学员，正穿行在一排排折叠桌之间。桌上摆着钥匙链和软乎乎的潜艇造型解压玩具，桌后是四处物色新人才的招聘方。

［原文配图］2026年4月8日，ATDM校区内的焊接培训设备。USNI News摄

ATDM隶属于丹维尔的高等学习与研究学院，它脱胎于海军一项耗资数十亿美元的计划，目标是招到海军所说的、潜艇工业基础未来十年所需的14万名新工人。

这个为期16周的免费项目，开设了增材制造、数控（CNC）加工、无损检测、焊接和质量控制等课程。

Trident Maritime Systems的招聘专员安伯·布里科（Amber Bricco）今年早些时候对USNI News说，用工需求很旺。布里科当时正打算为全美各地的造船业招最多40名新工人。

“造船业现在对工人有巨大、巨大的需求，成百上千地要，”她说，“而且不只是工人，我们要的是熟练工人……我们已经从ATDM招了不少人。”

像HII和通用动力电船公司（General Dynamics Electric Boat）这样的传统造船厂，在新冠疫情期间劳动力流失加速，之后这些公司一直在努力重建队伍。

据USNI News了解，ATDM这套模式的目标，是让新工人比一个刚从街上招来的学徒拥有更多实操经验。

瑞安·洛克尔（Ryan Locher）这次到丹维尔，是为总部位于俄亥俄州的潜艇供应商AT&F招人。这家家族企业为弗吉尼亚级和哥伦比亚级艇建造高压部件，比如导弹和鱼雷发射管、压载水舱以及推进器零件。

“什么都是大件，什么都必须做对，”洛克尔说，“它们将承受高压空气、高压水的灌注。这些零件一旦失效，潜艇就完了，”洛克尔说。

［原文配图］2026年4月8日，丹维尔高等学习与研究学院的一场招聘会。USNI News摄

洛克尔说，到目前为止他已经从ATDM的招聘会上招到了五名工人。对一家200人、并计划在未来几个月增长到250人的公司来说，“这个数目很可观，”他说。

23岁的德肖恩·纽曼（Deshawn Newman），曾是心理学专业的学生，兼职贝斯手，全职焊工，他是靠做围栏和大门一脚踏进这行的。为了找一个更硬的挑战，纽曼向纽波特纽斯造船厂投了简历，结果被推荐到了丹维尔的国防制造加速培训项目。

“强度特别大。他们真的很专注于让你掌握那些能立刻进入职场所需的技能，”他说。

23岁的瑞安·巴伯（Ryan Baber）是冲着学增材技能来报这个项目的。来丹维尔参加培训之前，他在加州科罗纳（Corona）做数控机加工。

按ATDM目前的节奏，这个项目每年能让大约1000名学员毕业，而海军还计划在全国各地播种类似的项目。

“这是个免费项目，四个月，能给我足够的时间去找工作之类的，也能让我在这么短的时间里尽可能多学点东西，”巴伯对USNI News说，“这是那种你在别的地方基本上找不到的机会，尤其是增材制造这块。”

AM易道结语

工业时代的逻辑，是把零件造出来囤着。美海军这套打法改掉了底层假设。

不囤件，囤造件的能力，再把能力切成一个个技术数据包，推到云上、推到船上。

它没打算把塌掉的旧工厂一家家修回来，那本来也修不回来，而是用一张分布式的网，把产能重新补上。

对一个产业基础空心化了四十年的国家，押注3D打印赎回一部分制造主权。

文中提到的AML3D是澳大利亚公司，激光粉末床设备来自德国EOS买得到，都是西方耳熟能详的品牌。

但有意思的分享在于过了认证、敢装上潜艇的数据包。

等美国海军把SUBSAFE这道最硬的关打通，金属增材能不能干承压件，就不再需要争论。

行业的重心和模式也将变得有趣。

能不能打印这件事可能将不再是最大价值所在。

打出来的件谁来背书、图纸所有权归谁可能是至关重要的产业答案。

主要内容编译自USNI News：《The Navy's Big 3D Printing Bet》，作者Sam LaGrone，文中配图均为USNI News拍摄，版权归原媒体所有。