盤點(diǎn)：2017年軍事3D打印大事件

3D打印技術(shù)目前已被廣泛用于汽車、航空航天、醫(yī)療、日用消費(fèi)品等行業(yè)。不過(guò)你知道嗎？其實(shí)在我們普通人不太關(guān)注的軍事方面，它的用途也在日益增多。下面，南極熊就為您盤點(diǎn)下2017年的十大3D打印軍事應(yīng)用。

1、美軍開(kāi)發(fā)出按需制造系統(tǒng)ODSUAS，可在24小時(shí)內(nèi)3D打印出無(wú)人機(jī)

1月，美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室（ARL）宣布開(kāi)發(fā)出了一種“按需小型無(wú)人機(jī)制造系統(tǒng)”（ODSUAS）。它由專門的軟件和3D打印機(jī)組成，據(jù)說(shuō)在短短24小時(shí)內(nèi)就能完成無(wú)人機(jī)從設(shè)計(jì)到制造的整個(gè)流程。

ARL認(rèn)為，無(wú)人機(jī)在戰(zhàn)場(chǎng)上可以有很多種用途，比如監(jiān)視敵軍動(dòng)向，幫助己方通訊，以及快速運(yùn)送軍需品。但戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境瞬息萬(wàn)變，要想讓無(wú)人機(jī)及時(shí)發(fā)揮作用就必須能將其快速制造出來(lái)。而這正是他們研制ODSUAS的原因。

實(shí)際上在2016年12月初，ARL就已經(jīng)在班寧堡（美國(guó)陸軍訓(xùn)練基地）用ODSUAS系統(tǒng)制造出了一架無(wú)人機(jī)并對(duì)其進(jìn)行了飛行測(cè)試。而這些無(wú)人機(jī)表現(xiàn)也是相當(dāng)給力，飛行速度最高達(dá)到了55英里/小時(shí)。當(dāng)然，它們也存在著一些問(wèn)題，比如噪聲較大、飛行距離較短、負(fù)載能力較低等，而這正是ARL接下來(lái)打算解決的。


2、Sciaky宣布將為ISE無(wú)人駕駛潛艇3D打印金屬零部件

2月，知名美國(guó)金屬3D打印公司Sciaky對(duì)外發(fā)布消息稱，將為國(guó)際潛艇工程（ISE）公司的AUV潛艇提供3D打印的金屬部件。此舉不但將提高Sciaky在3D打印界中的地位，而且會(huì)令其成為目前唯一涉足陸地、海洋、空中和空間4大領(lǐng)域的金屬3D打印企業(yè)。

ISE是一家國(guó)際公認(rèn)的工程公司，主要業(yè)務(wù)是設(shè)計(jì)和集成式自主遠(yuǎn)程操作。目前，他們已經(jīng)將向Sciaky訂購(gòu)的3D打印部件（鈦壓載艙，作用是提供穩(wěn)定性）成功安裝到了北極探索者AUV潛艇上。而這艘潛艇有望很快交付給塔斯馬尼亞大學(xué)，然后進(jìn)行測(cè)試，最終部署到南極洲。

這個(gè)鈦壓載艙是Sciaky使用其電子束熔融3D打印機(jī)（上圖）制造的，不但性能可與傳統(tǒng)壓載艙媲美，而且制造時(shí)間大為縮短（原先16周，現(xiàn)在僅需8周），成本也明顯降低。


3、3D打印榴彈發(fā)射器RAMBO成功通過(guò)美國(guó)陸軍的測(cè)試

3月，美國(guó)陸軍裝備研究開(kāi)發(fā)與工程中心對(duì)3D打印的榴彈發(fā)射器RAMBO（意思是快速增材制造的彈道武器）進(jìn)行了15次測(cè)試性發(fā)射，結(jié)果都非常成功。而這為就為3D打印武器新時(shí)代的到來(lái)鋪平了道路。

除了彈簧和緊固件，RAMBO的其它部件都通過(guò)DMLS（直接金屬激光燒結(jié)）技術(shù)3D打印的。雖然其鋁質(zhì)接收器和槍管在打印后需要一些處理（二者的打印時(shí)間約為70小時(shí)，后處理花了5個(gè)小時(shí)），但其整個(gè)制造過(guò)程仍然比傳統(tǒng)方法快得多。以這種速度，軍方最快在幾小時(shí)內(nèi)就能完成對(duì)武器的修理和改進(jìn)。而除了RAMBO本身，研究人員還嘗試3D打印了它的彈藥（殼體）和一個(gè)M781 40毫米的訓(xùn)練輪。

值得一提的是，打印RAMBO部件的金屬粉末價(jià)格為100美元/鎊。不過(guò)，考慮到3D打印幾乎不會(huì)材料浪費(fèi)，又只需要很少的人工干預(yù)，美軍并缺錢，以及項(xiàng)目的目的并不是檢驗(yàn)3D打印用于制造武器是否可以為軍方省錢或節(jié)約資源，而是探索軍方是否可以用3D打印技術(shù)制造武器和彈藥，以及這些產(chǎn)品如果能早出來(lái)是否可以正常使用，這樣的價(jià)格并不算高。

3D打印的RAMBO及其彈藥其實(shí)在2016年的美國(guó)國(guó)防制造會(huì)議上就面試了。雖然很快將其分配給士兵使用不太可能，但項(xiàng)目本身的成功仍給3D打印技術(shù)未來(lái)廣泛用于國(guó)防帶來(lái)了希望。


4、歐洲防務(wù)局開(kāi)始探索3D打印的軍事應(yīng)用

4月，歐洲防務(wù)局宣布已經(jīng)開(kāi)始對(duì)3D打印的新研究，從而評(píng)估這一技術(shù)能否推動(dòng)防務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展。該機(jī)構(gòu)已經(jīng)與普羅丁科技基金會(huì)及歐洲導(dǎo)彈集團(tuán)達(dá)成合作，預(yù)計(jì)2017年年底發(fā)布相關(guān)研究報(bào)告。

普羅丁科技基金會(huì)和歐洲導(dǎo)彈集團(tuán)接到任務(wù)，對(duì)歐洲防務(wù)局在3D打印領(lǐng)域尤為關(guān)注的三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估，包括在利用該技術(shù)進(jìn)行制造時(shí)可能的用法和限制，在軍事部署時(shí)使用3D打印技術(shù)的可行性，以及作為宣傳活動(dòng)的一部分制定3D打印展示計(jì)劃。3D打印可以為制造商創(chuàng)造許多潛在機(jī)會(huì)，雖然這種技術(shù)因其性質(zhì)迥然不同而在某種程度上推遲了廣泛應(yīng)用。


5、美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)首次在沖突地區(qū)使用3D打印無(wú)人機(jī)

6月，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)首次在某沖突地區(qū)的作戰(zhàn)行動(dòng)中使用了3D打印的無(wú)人機(jī)。它名叫Nibbler，是一款被設(shè)計(jì)用于收集情報(bào)的小型機(jī)，結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，所以使用一些基本的預(yù)制部件（如電機(jī)和電池）和一臺(tái)3D打印機(jī)就能迅速制造出來(lái)，而這正是它與美軍其它無(wú)人機(jī)的最大不同。

值得一提的是，Nibbler只是美軍能夠用3D打印制造的軍事裝備之一。事實(shí)上，海軍陸戰(zhàn)隊(duì)正在建設(shè)4座新的3D打印實(shí)驗(yàn)室，并且已經(jīng)將另外25個(gè)制造單元部署到了美國(guó)和一些海外地區(qū)。而軍隊(duì)的其它部門，如海軍艦隊(duì)準(zhǔn)備中心，也正在研究3D打印的應(yīng)用，特別是在制造備用零部件方面。


6、美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）為美軍3D打印30英尺長(zhǎng)（9.144米）潛艇船體

7月，美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）與美國(guó)海軍顛覆性技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（Disruptive Technology Lab）合作，利用ORNL與辛辛那提公司聯(lián)合研制的巨型FDM 3D打印機(jī)BAAM制造出了美軍的第一個(gè)3D打印潛艇船體（長(zhǎng)30英尺，主材料是碳纖維）。

建造潛艇非常燒錢，所以，美國(guó)海軍一直在尋找能降低成本的方法。而這次采用3D打印技術(shù)就取得了成功，不但將成本降低了90％，而且大大縮短了制造時(shí)間（從設(shè)計(jì)到制造再到組裝完成一共只用了4周，原先需要3-5個(gè)月）。

值得一提的是，這個(gè)3D打印的船體是美國(guó)海軍現(xiàn)有的最大3D打印資產(chǎn)。另外，它只是個(gè)樣品，不會(huì)接受真正的下水測(cè)試。但軍方已經(jīng)準(zhǔn)備好以同樣的方法建造第2個(gè)功能性原型了。而這個(gè)新的才會(huì)首次接受下水測(cè)試（預(yù)計(jì)2019年建成）。

7、美國(guó)陸軍開(kāi)發(fā)出快速3D打印設(shè)備，用于戰(zhàn)場(chǎng)快速制造損壞軍械零部件

7月，美國(guó)陸軍的武器研究發(fā)展與工程中心（ARDEC）展示了一種名為“R-FAB（快速制造）”的3D打印套件，據(jù)說(shuō)能幫助士兵搞定“在戰(zhàn)場(chǎng)上設(shè)備零部件損壞卻無(wú)法得到及時(shí)補(bǔ)充”這個(gè)老大難問(wèn)題。

R-FAB由一臺(tái)3D打印機(jī)、相應(yīng)的軟件和工具，以及一個(gè)獲批的設(shè)計(jì)文件的數(shù)據(jù)庫(kù)組成，現(xiàn)已開(kāi)始接受測(cè)試。有了它，士兵就能在作戰(zhàn)現(xiàn)場(chǎng)制造出需要的裝備零部件或工具，用它們充當(dāng)臨時(shí)解決方案，直到得到正式的后勤支援。更棒的是，士兵甚至能使用它直接為戰(zhàn)場(chǎng)中出現(xiàn)的問(wèn)題提出新的解決方案。而工程師認(rèn)為，這可以有效鼓勵(lì)必要的創(chuàng)新，從而幫助軍隊(duì)實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)上的進(jìn)化。

“士兵們可以為一個(gè)連他們的長(zhǎng)官都不明白的問(wèn)題設(shè)計(jì)解決方案。而在等待該方案獲得合格認(rèn)可的同時(shí)，適當(dāng)級(jí)別的軍官甚至可以冒險(xiǎn)采用這個(gè)方案。比如某個(gè)士兵設(shè)計(jì)并3D打印出了一個(gè)機(jī)械零件。它雖然很可能沒(méi)有正式零件質(zhì)量好，但至少能讓士兵完成下一個(gè)任務(wù)。”相關(guān)的美軍負(fù)責(zé)人Jeremy Pinson介紹說(shuō)。


8、美軍3D打印出迄今最小軍用無(wú)人機(jī)，僅重6.5克

7月，美軍披露了其采用3D打印技術(shù)研制的迄今為止最小的軍用無(wú)人機(jī) — CICADA（意思是近距離隱蔽型自主無(wú)人機(jī)）。它整個(gè)機(jī)身都是3D打印的，安裝有多種傳感器和自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要功能是監(jiān)視。實(shí)際使用時(shí)，它會(huì)由大型運(yùn)輸機(jī)攜帶到指定地點(diǎn)，然后被集群投放。

美軍表示，采用3D打印技術(shù)可以有效加快CICADA的生產(chǎn)時(shí)間。而由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（僅由機(jī)身、機(jī)翼、電路板等電子元件組成），這種無(wú)人機(jī)未來(lái)還可以完全用機(jī)器人組裝，讓軍方能更加高效并且經(jīng)濟(jì)地完成部署任務(wù)。

事實(shí)上據(jù)南極熊了解，早在6年前，CICADA的研發(fā)工作就由美軍的海軍研究實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始了。而在不久之前的4月，這種無(wú)人機(jī)的最新原型機(jī)Mk5已經(jīng)在馬里蘭州的海空航展上亮相。另外值得一提的是，最新的運(yùn)送系統(tǒng)已經(jīng)可以最多同時(shí)釋放32架Mk5了。

每架Mk5僅重6.5克，被運(yùn)輸機(jī)釋放后能以1000英尺（304.8米）/分鐘的速度下降，滑翔比約為3.5（意味著下降過(guò)程會(huì)很穩(wěn)定）。而在未來(lái)，它還能從更高的位置釋放。

實(shí)際工作時(shí)，CICADA機(jī)群可以連接成一個(gè)自組織、自配置的網(wǎng)絡(luò)，從而一種可編程的幾何圖案構(gòu)成通信節(jié)點(diǎn)、傳感器或致動(dòng)器以，而不必直接飛躍地方領(lǐng)土或者被發(fā)現(xiàn)。


9、美軍展示3D打印軍營(yíng)，建造更快、更靈活、更經(jīng)濟(jì)

8月，美國(guó)陸軍展示了其3D打印軍事設(shè)施研究項(xiàng)目ACES的初步成果 — B-Hut軍營(yíng)。它占地面積512平方英尺（約47.5平方米），是由伊利諾斯州尚佩恩市的建筑工程研究實(shí)驗(yàn)室（CERL）用混凝土3D打印的，與傳統(tǒng)的應(yīng)急用膠合板建筑相比更結(jié)實(shí)，而且能節(jié)省一半的材料消耗和62%的人力投入。

“ACES有能力建造各種造型的建筑，并且可以就地取材，”CERL ACES的項(xiàng)目經(jīng)理Michael Case博士說(shuō)，“有了它，軍隊(duì)就可以方便地建造軍營(yíng)和其它必要的軍用基礎(chǔ)設(shè)施了，如障礙物、暗溝和路障�！�


10、美軍成功3D打印爆炸物

10月，美國(guó)國(guó)防部通過(guò)博客透露了一條值得注意的消息：美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的一個(gè)部門已經(jīng)開(kāi)始3D打印并測(cè)試小型爆炸物了。項(xiàng)目雖然剛剛開(kāi)始，但已經(jīng)取得了不錯(cuò)的效果。這就意味著，3D打印技術(shù)或許很快就會(huì)改變?cè)O(shè)計(jì)和制造炸彈的方式。

這項(xiàng)研究雖然并沒(méi)有多么高大上，只是打印爆炸物的外殼，比如上圖中這枚手雷，而且采用的是最普及的FDM技術(shù)，但依然是有意義的，有望幫助軍方有效解決在戰(zhàn)場(chǎng)就地快速制造爆炸類武器的難題。

對(duì)此，美軍爆炸軍械處理小組負(fù)責(zé)人Jared Green中士評(píng)論說(shuō)，3D打印技術(shù)帶來(lái)的最大好處就是能明顯縮短制造時(shí)間。現(xiàn)在，他的團(tuán)隊(duì)只需24小時(shí)就能打印出爆炸物然后將其組裝完成。

值得一提的是，雖然以上這些案例均源自外國(guó)，但其實(shí)，我國(guó)在3D打印的軍事應(yīng)用方面也已經(jīng)進(jìn)行了不少探索，并且取得了相當(dāng)不錯(cuò)的成績(jī)。

中航工業(yè)的資料顯示，從2001年起，我國(guó)開(kāi)始重點(diǎn)發(fā)展以鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成型技術(shù)為主的激光3D打印技術(shù)。殲-15的總設(shè)計(jì)師孫聰也曾透露，鈦合金和M100鋼的3D打印技術(shù)已廣泛用于新機(jī)設(shè)計(jì)試制過(guò)程。其中于2012年10月至11月首飛成功的機(jī)型，廣泛使用了3D打印技術(shù)制造鈦合金主承力部分，包括整個(gè)前起落架。此外，相關(guān)技術(shù)還廣泛用于中國(guó)的C919大飛機(jī)的制造，包括其中央翼根肋。目前，我國(guó)成為世界上繼美國(guó)之后第二個(gè)掌握飛機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成型技術(shù)的國(guó)家。

此前，中國(guó)軍方媒體還曾披露，哈爾濱艦赴亞丁灣執(zhí)行護(hù)航任務(wù)時(shí)，戰(zhàn)艦柴油機(jī)上一根重達(dá)25公斤的軸承斷裂，導(dǎo)致主機(jī)突然無(wú)法啟動(dòng)。為修復(fù)主機(jī)，艦員自己動(dòng)手照著圖紙加工了一根“與原件相似的軸承”。而有了3D打印技術(shù)，可以快速修復(fù)或者制造非常復(fù)雜的精密零件，不僅不會(huì)把裝備后送，而且維修后的效果不比后方工廠差。