美國海陸空三軍：要大面積應(yīng)用3D打印來維修武器零件

△美國國防部

南極熊發(fā)現(xiàn)，2019年10月17日，美國防部發(fā)布了公開版的《有關(guān)國防部利用增材制造技術(shù)進(jìn)行零部件維護(hù)保障的審查》（audit the dod's use of additive manufacturing for sustainment parts）報(bào)告。該報(bào)告旨在對美國防部增材制造技術(shù)的應(yīng)用成效進(jìn)行評審，以核查美國防部利用增材制造技術(shù)進(jìn)行武器裝備維護(hù)保障工作的執(zhí)行情況，并對后續(xù)推廣增材制造技術(shù)應(yīng)用提出建議。
△audit the dod's use of additive manufacturing for sustainment parts 目錄介紹

中國的軍事武器，也同樣存在大量的維護(hù)修復(fù)需求，使用3D打印技術(shù)可以有很多的優(yōu)勢：低成本、快速響應(yīng)、制造已經(jīng)不再生產(chǎn)的零件等。文件下載
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美國《2017財(cái)年國防授權(quán)法》參議院報(bào)告中提出“美國防部應(yīng)大力推進(jìn)增材制造能力發(fā)展，以提高作戰(zhàn)維護(hù)保障的效率及可持續(xù)性”。該項(xiàng)工作由美國防部負(fù)責(zé)研究與工程的副國防部長辦公室下設(shè)的負(fù)責(zé)管理制造業(yè)與工業(yè)基地的助理國防部長辦公室負(fù)責(zé)落實(shí)，并向美國防部負(fù)責(zé)研究與工程的副部長匯報(bào)。

美國海軍應(yīng)用增材制造的進(jìn)展
截至2019年1月，美國23個(gè)海軍基地正在使用3D打印機(jī)來增加武器維護(hù)能力。這些基地包括維修站和作戰(zhàn)中心。此外，海軍正在艦船上使用3D打印機(jī)。例如，西南艦隊(duì)?wèi)?zhàn)備中心的工程人員和后勤人員正在使用3D打印機(jī)來解決很多問題，例如經(jīng)常需要更換或經(jīng)常損壞的昂貴的零件。海軍使用3D打印機(jī)進(jìn)行研發(fā)和制作工具以及打印一些很難找到的零件。 美國空軍已經(jīng)確定使用3D打印機(jī)來生產(chǎn)飛機(jī)零件， 美國海軍已經(jīng)確定使用3D打印機(jī)來生產(chǎn)船舶和潛艇零件。海軍作戰(zhàn)官員表示，生產(chǎn)3D打印工具不需要事先批準(zhǔn)。

美國空軍應(yīng)用增材制造的進(jìn)展
截至2019年2月，至少有35個(gè)美國空軍基地正在使用3D打印機(jī)，大幅度降低了過時(shí)零件的生產(chǎn)成本。這35個(gè)基地包括維護(hù)倉庫、工程指揮和研究設(shè)施�？哲娬�在集中精力在低風(fēng)險(xiǎn)零件上，例如支持設(shè)備，工具和非關(guān)鍵武器系統(tǒng)組件，希望可以建立基礎(chǔ)，使3D打印能夠擴(kuò)展到更關(guān)鍵的部位。空軍生命周期管理中心，產(chǎn)品支持工程部和空軍研究實(shí)驗(yàn)室正在進(jìn)行對3D打印的制造能力進(jìn)行研究。此外，空軍倒車工程和關(guān)鍵工具（REACT）實(shí)驗(yàn)室是反向工程部件用3D打印機(jī)生產(chǎn)零件和工具。空軍跟蹤生產(chǎn)的零件，以及等待批準(zhǔn)的零件，存儲(chǔ)在帶有訪問權(quán)限數(shù)據(jù)庫和Excel電子表格。需要工程師和其他主題專家，審核批準(zhǔn)使用3D打印生產(chǎn)的零件。
△2019年9月，美國空軍使用3D打印生產(chǎn)了三架C-17 Globemaster III飛機(jī)的（C-17）冷卻風(fēng)道。 這些冷卻風(fēng)道使得交貨時(shí)間縮短了9個(gè)月，并可能在20年的服役中節(jié)省1200萬美元。

美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)?wèi)?yīng)用增材制造的進(jìn)展

美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)正在維修站和遠(yuǎn)征部隊(duì)，使用3D打印來減少維修零件的交貨時(shí)間并解決戰(zhàn)場上的問題。三支海軍遠(yuǎn)征軍使用3D打印，使戰(zhàn)斗人員能定制化制造零件。 根據(jù)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)系統(tǒng)司令部，海軍陸戰(zhàn)隊(duì)遠(yuǎn)征部隊(duì)將部署帶有三臺3D打印機(jī)的遠(yuǎn)征設(shè)備。 截至2019年2月，海軍陸戰(zhàn)隊(duì)計(jì)劃將遠(yuǎn)征制造工廠部署到21個(gè)單位。
到2024年為戰(zhàn)斗損壞的武器零件進(jìn)行維修服務(wù)。



海軍陸戰(zhàn)隊(duì)還使用3D打印機(jī)在空軍基地開發(fā)替換零件。加利福尼亞州二十九棕櫚村的海軍陸戰(zhàn)隊(duì)地面特種部隊(duì)訓(xùn)練司令部，維修站和遠(yuǎn)征隊(duì)正在使用JTDI和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)Maker網(wǎng)站跟蹤使用3D打印機(jī)生產(chǎn)的零件或等待批準(zhǔn)的零件。 海軍陸戰(zhàn)隊(duì)使用JTDI存儲(chǔ)零件數(shù)據(jù)和航空設(shè)計(jì)零件，而Marine Maker網(wǎng)站則存儲(chǔ)零件和零件的技術(shù)工具。


美國國防部對3D打印制造應(yīng)用的研究

美國防部長辦公室制定了相關(guān)政策，成立了多個(gè)工作組，協(xié)同美國國防后勤局與相關(guān)維護(hù)保障部門，推進(jìn)增材制造技術(shù)應(yīng)用。超過81個(gè)軍用補(bǔ)給站、維修廠、基地外場等部門利用增材制造技術(shù)制造了上千個(gè)零部件與工具。增材制造技術(shù)的應(yīng)用不僅縮短了系統(tǒng)維護(hù)時(shí)間，還大幅減少了制造廢料，未來可在更多領(lǐng)域替代傳統(tǒng)制造。

未來，美國防部可通過以下舉措推廣增材制造技術(shù)應(yīng)用：

• 一是制定增材制造組件的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，確保各部門組件制造的一致性；制定標(biāo)準(zhǔn)化的增材制造技術(shù)投資報(bào)告，明晰美國防部增材制造技術(shù)投資去向；制定增材制造組件編目，形成增材制造組件數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)發(fā)展提供支撐。
  

• 二是研究一種共享增材制造組件數(shù)據(jù)的方法，便于相關(guān)維護(hù)保障部門協(xié)作，為增材制造組件的設(shè)計(jì)與制造提供便利。
  

• 三是加強(qiáng)美國防部各部門對增材制造技術(shù)的重視，積極開展相關(guān)采辦工作，探索開發(fā)增材制造技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用。
  

• 四是科學(xué)配置人員與資金，推動(dòng)增材制造技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用。
  

上述舉措可進(jìn)一步拓展增材制造技術(shù)的應(yīng)用范圍，使之前一些耗時(shí)耗力的組件制造工作變得簡單、快捷，有助于加快美軍作戰(zhàn)準(zhǔn)備就緒速度。例如，美海軍利用增材制造技術(shù)生產(chǎn)MH-60R直升機(jī)的聲吶外殼，將生產(chǎn)周期由2年降低至1周。


三、建議
美國防部負(fù)責(zé)研究與工程的副國防部長應(yīng)將美國國防后勤局與相關(guān)維護(hù)保障部門提供的增材制造技術(shù)應(yīng)用報(bào)告數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，系統(tǒng)梳理增材制造組件數(shù)據(jù)、增材制造技術(shù)應(yīng)用情況及經(jīng)費(fèi)使用情況。

建議美國防部負(fù)責(zé)研究與工程的副國防部長聯(lián)合負(fù)責(zé)采辦與保障的副部長開展以下工作：制定對增材制造組件進(jìn)行編目的相關(guān)政策要求；要求美國國防后勤局與相關(guān)維護(hù)保障部門采用統(tǒng)一的方法共享數(shù)據(jù)；提高美國防部、國防后勤局與相關(guān)維護(hù)保障部門應(yīng)用增材制造技術(shù)的意識，要求國防后勤局與相關(guān)維護(hù)保障部門加強(qiáng)對增材制造技術(shù)應(yīng)用的指導(dǎo)。

建議相關(guān)維護(hù)保障部門制定一份完整的增材制造組件清單，梳理各部門當(dāng)前已經(jīng)應(yīng)用的增材制造組件與待審批的增材制造組件，將清單共享，并及時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。

建議美國防部負(fù)責(zé)研究與工程的副國防部長、負(fù)責(zé)采辦與保障的副部長、相關(guān)維護(hù)保障部門對增材制造技術(shù)的經(jīng)費(fèi)與人員投入進(jìn)行評審，確保美國防部對增材制造技術(shù)進(jìn)行合理投資。

來源：國防科技要聞