夏威夷初創企業提議以火山玄武岩複合材料 3D 列印軍艦

一家位於夏威夷的初創公司提出了一種全新的軍艦建造方式。該公司 Voltage Vessels 旨在利用數碼檔案，透過火山玄武岩增強材料進行打印，而非在造船廠內製造。他們已提交一艘六米的剛性艇 (RHIB)，以供美國海事防禦評估，並探索與自主海軍計劃的潛在整合。這一概念圍繞增材製造技術及其開發的名為 Eclipse X9 的定製材料展開，這種材料使用回收的 PETG 熱塑性塑料，並添加切割的玄武岩纖維，該材料在夏威夷豐富的火山中獲得。

與傳統軍艦的建造方式不同，傳統方式依賴模具、玻璃纖維鋪設、工具和固定設施，而 Voltage Vessels 的方法旨在實現分佈式生產，允許在部隊活動地點附近打印艦艇或替換部件。對於美國而言，這一理念在印太地區的行動中特別重要，因為更換受損的海洋資產通常需要漫長的物流鏈。

從工廠到數碼艦艇生產的轉變

根據《防務博客》的報導，Voltage Vessels 將這一概念描述為一種分佈式複合材料製造模式，生產能力隨著部隊的移動而變化，而非集中於造船廠。理論上，區域節點可以直接從數碼設計檔案打印艦體和結構部件，使用當地供應的材料。該六米的 RHIB 是使用 CEAD 大型增材製造系統生產的，這是一種已被用於複合材料應用的工業級打印機。

RHIB 在海軍行動中佔據重要角色。這種快速、堅固的充氣艇被廣泛用於登船行動、運輸人員、海上攔截及特種作戰任務。Voltage Vessels 指出，傳統生產方法會產生脆弱性，因為受損的船隻通常必須通過集中製造和長途運輸來更換。這裡提議的替代方案是數碼分發，傳輸數據檔案和原料，而非完整的艦艇。

專為海洋和防禦用途設計的玄武岩複合材料

這一技術的核心是 Eclipse X9。該材料結合了回收的 PETG 與玄武岩纖維增強。由於其耐腐蝕性和化學穩定性，玄武岩複合材料在海洋結構、鋼筋系統及防火材料中已有工業應用。Voltage Vessels 將此材料專門重新配方，以適應大型打印。根據《防務博客》編輯 Dylan Malyasov 引述的緬因大學先進結構與複合材料中心的測試，Eclipse X9 沿打印方向的拉伸強度約為 108 MPa，而用作基準材料的 HDPro 複合材料約為 49 MPa。

據報導，其彎曲強度也超過了常見的木質填充 PETG 替代品。

該公司還指出，這種材料在超過兩年的海水浸泡後仍保持超過 90% 的強度，同時水分吸收率低於 0.4%。另一個吸引防禦部門興趣的特點是其電磁特性。與金屬結構不同，玄武岩纖維是非導電的，並且具有低介電特性。Voltage Vessels 表示，這使得該材料在無線頻率透明性方面具有優勢，可能對攜帶通訊系統、傳感器和電子有效載荷的自主艦艇有益，雖然對特定操作頻率的評估仍在進行中。

太平洋的物流策略

最終，這一技術的意義可能不在於艦艇本身，而在於物流。美國的軍事戰略越來越強調在印太地區的分佈式海上行動，將設備從美國本土運送到關島或菲律賓等地可能需要數周的時間。Voltage Vessels 認為，當地打印的艦體可以將替換時間縮短至幾天，只需打印機、電力和原料即可。該公司表示，其位於美國的基礎設施最終每年可擴展至約 15,000 噸材料，而未來的區域生產節點計劃遍佈印太框架。

這一模式還引入了循環製造的元素。由於 PETG 熱塑性塑料可以重新加工，退役的打印結構理論上可以被粉碎並重新用作未來生產的原料。