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通过按需制造更快地生产用于船舶业的混动引擎

Xometry采访了Hybrid Marine 公司的创始人Graeme Hawksley:了解他如何设计并开始生产船用混合动力发动机,以及Xometry如何帮助他将把设计过程变得更快、更高效。

从 2003 年开始设计混动引擎

早在 2003 年,在混动引擎成为热点话题之前很久,船员出身的工程师 Graeme Hawksley 就开始打造他的第一台船舶混动引擎。

有一天 Graeme 与同事讨论混合动力发动机在船舶工业中的可能性时,他意识到这个概念非常有潜力便开始研究了起来。不久之后,他向英国贸易和工业部展示了这个海运用混合引擎创新项目并获得了一些研究资金支持。然后他和团队成员花了4年的时间进行研发,并最终筹集到了更多的资金可以进行生产—— 哪怕当时只能进行非常小规模的生产。这就是Hybrid Marine 这家本土公司的创始和发展故事。

公司现在生产了几种不同类型的船舶混合动力系统,类似于汽车用的混合动力系统,即内燃机与电机、发电机和电池相结合的一套系统。如今,船舶混合动力系统已经成为了海运业的热点,因此,哪怕只是小型的制造公司如 Hybrid Marine 也绝对在持续提高产品的产量。

在过去的18年里,Graeme 和他的团队累积了混合动力系统制造的丰富经验。比如,他们刚刚利用 Xometry 的制造服务所完成的离合器结构(见图1中的 “I”)已经是10.2版本了,说明此前已经迭代了无数次。

混合动力发动机的主要部件 版权所有: 2008 Hybrid Marine

面向不同船舶的混动引擎

如今,Hybrid Marine 能为许多不同的船舶提供专用或标准化发动机:如驳船、商业船、近海船、帆船和双体船等。

已经有几个特殊的项目使用了 Hybrid Marine 的产品。比如伦敦的一个飘浮电影院——这个电影院的设定是需要在运河上行驶90分钟,因此发动机需要相当安静观众才能好好欣赏播放的电影。还有一个“钢琴船”项目,一个知名的钢琴演奏家在船上打造了一个表演礼堂,将把船开出去漂浮的水面进行表演。这两个项目都需要采用无声的电动马达,Hybrid Marine 的混动引擎成为了他们完美的选择。

Hybrid Marine 往往选择在20-150匹马力的柴油机系统上打造混合动力系统,在传动轴上增加功率可达20千瓦时的电机。他们合作过最大型的项目是一艘38米长,重达100吨的驳船,因此需要一套强大动力的混动系统。

混动系统的复杂机制

Graeme 说,制造混合动力发动机是一个巨大的工程挑战,因为发动机本身就是一个复杂的系统。他和他的团队需要对柴油发动机、机械工程、电子和控制系统、硬件和软件都要有丰富的知识和理解,才能打造出混合动力发动机。并保证他们的产品可以完成下列六种基本的操作或模式:

  1. 标准的柴油发动机驱动模式
  2. 纯电机驱动模式
  3. 柴油机推动电机模式(平行模式)
  4. 引擎驱动同时传动轴发电储电模式
  5. 引擎运行但是螺旋桨不转动的独立发电模式
  6. 船舶航行时挂空档通过螺旋桨自然旋转来发电储电模式

混动系统的电池

除了在模式4-6的情形下发电储电外,为引擎供电的48V电池还可以通过标准电源插座或船上的太阳能/风能发电机充电。在慢速巡航模式下,满电的电池电量可以支持某些电机运行一整天。

通过 Xometry 采购机械部件,有力推进业务发展

除了电路板等电子元件外,混合动力发动机还需要大量的定制化机械部件。有比如支架这种比较简单的部件,也有非常复杂的部件,如轴式离合器。Hybrid Marine 公司最新版产品的离合器由12个不同的部件组成,需要用不同的材料如不锈钢、迭尔林(聚甲醛树酯)等。

通过 Xometry 外包机械部件生产促进业务增长

Graeme Hawksley 使用了 Xometry 的按需制造服务来生产部分 CNC 加工零件和钣金件。Hawksley 认为,Xometry 服务的优势是顾客可以轻轻松松地在网上找到步骤引导并获得即时报价与交货时间,这对业务有极大促进作用。行业的传统是顾客往往需要带着设计方案,找好几家公司。这些公司会把你的方案放在一边,直到几周过去了才说:“可能这样……也可能那样……”,“但和 Xometry 合作,我们就不用经历这些糟心事了。”Hawksley 补充道。

更快的设计流程

Hawksley 也很喜欢 Xometry 提供的技术说明、零件设计以及成本优化建议。他的公司充分利用了这些资源来打造零部件,并且确实看到这些建议能对价格有即时影响。他们吸收了这些建议然后转化到最新版的轴式离合器设计里,整个过程的速度比起没和 Xometry 合作前大幅提高。以前,他们能在设计阶段花上半年时间才能形成一个部件的成本估算,然后才可能意识到这样的设计方案太贵了。而和 Xometry 合作后,他们可以在短短三四周内完成从设计到原型设计的全过程 ——“这是革命性的”。

通过 Xometry平台生产的轴式离合器CNC加工零件

目前,Hybrid Marine 使用了CNC加工、真空成型工艺来制造产品的定制零部件。然而,随着3D 打印技术在定制生产中日益流行,他们也在关注追踪金属类材料的3D打印技术发展。

了解更多

Hybrid Marine 官网: https://www.hybrid-marine.co.uk

Email: info@hybridmarine.co.uk

关于 Xometry

Xometry 是世界领先的按需制造平台,我们拥有庞大的制造网络及能力。客户可以在线上轻松获取即时且极具性价比的报价。我们庞大的制造网络在全球拥有6000多家制造商,能够在最短的交付时间内完成生产。强大的制造能力覆盖多种加工工艺: CNC 加工3D 打印钣金加工注塑成型等均能提供。Xometry 深受客户信任,来自各行各业的顶尖品牌选择了我们,包括如宝马、博世等财富100强的公司。