3D打印技術(shù)為何備受各國(guó)軍方青睞

來(lái)源：光明軍事
作者：秦旭杰 申起有 趙帥

3D打印技術(shù)具有快速、精確、訂制化、浪費(fèi)少等優(yōu)點(diǎn)，雖然發(fā)展時(shí)間較短，但其在軍事領(lǐng)域、制造業(yè)、醫(yī)療服務(wù)等眾多行業(yè)卻發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。從軍事領(lǐng)域來(lái)看，3D打印技術(shù)備受各國(guó)軍方的青睞，被認(rèn)為是21世紀(jì)具有顛覆意義的軍事科技之一，將對(duì)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)產(chǎn)生重要影響。在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中，3D打印技術(shù)的運(yùn)用不但可以改變武器裝備生產(chǎn)裝備的方式，還影響軍隊(duì)的保障的方式。有關(guān)專家指出，3D打印技術(shù)正在引發(fā)一場(chǎng)軍事制造業(yè)的革命。

航空航天應(yīng)用廣泛
美國(guó)空軍飛機(jī)制造集團(tuán)，Lockheed Martin集團(tuán)，使用EBAM技術(shù) (Electron Beam Direct Manufacturing)，在自家3D打印機(jī)Sciaky上，把原先F-35戰(zhàn)機(jī)7萬(wàn)美金的部件，僅僅使用9美分就制作完成。

近年來(lái)，美國(guó)積極開(kāi)展3D打印技術(shù)生產(chǎn)大型鈦合金部件的研究。美國(guó)軍方和軍工企業(yè)正與3D Systems和Sciaky等3D打印技術(shù)公司合作，推進(jìn)大尺寸鈦合金3D打印技術(shù)在戰(zhàn)斗機(jī)制造上的應(yīng)用。

其實(shí)早在2002年，美國(guó)就開(kāi)始將激光成型鈦合金零件裝上戰(zhàn)機(jī)試驗(yàn)。但由于無(wú)法解決制造過(guò)程中鈦合金變形、斷裂等技術(shù)難題，美國(guó)始終只能生產(chǎn)小尺寸鈦合金部件和對(duì)鈦合金零件表面進(jìn)行修復(fù)。

武器裝備大放異彩
軍事武器裝備所需要的零部件大多是設(shè)計(jì)精巧、形狀復(fù)雜的高強(qiáng)度零件，利用傳統(tǒng)的技術(shù)手段無(wú)非就是把材料打磨、切割和鑄造，而這種方法不但耗時(shí)耗力，往往達(dá)不到要求。

而利用3D打印技術(shù)就可以直接打印出零件，節(jié)約時(shí)間成本。由于3D打印技術(shù)的操作簡(jiǎn)單，為軍工行業(yè)帶來(lái)巨大的便利，在制造關(guān)鍵零件，使用關(guān)鍵技術(shù)時(shí)，可以避免委外加工，既防止了加工時(shí)數(shù)據(jù)的泄密，也節(jié)約大量的時(shí)間。在對(duì)一些核心關(guān)鍵設(shè)備改進(jìn)時(shí)，不可避免要對(duì)一些零件進(jìn)行大量的單件試制，由于3D打印技術(shù)零件數(shù)據(jù)和實(shí)物制作之間的轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間大幅度縮減，研發(fā)時(shí)間、生產(chǎn)周期大幅度縮減，可以節(jié)約出科研費(fèi)用，加快裝備制作的周期。

美國(guó)RLM工業(yè)公司利用3D打印技術(shù)制造“愛(ài)國(guó)者”防空系統(tǒng)齒輪組件，其制造成本由原來(lái)采用傳統(tǒng)制造工藝的2~4萬(wàn)美元降低到1250美元。通用電氣公司采用3D打印技術(shù)制造發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金零件，使每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)成本節(jié)省了2.5萬(wàn)美元。

洛克希德馬丁公司在F-35戰(zhàn)斗機(jī)副翼翼梁上使用了西亞基(Sciaky)公司3D打印的鈦合金零件，并進(jìn)行了飛行測(cè)試驗(yàn)證。2個(gè)公司還聯(lián)合研制了F-22戰(zhàn)斗機(jī)鈦合金支座并經(jīng)過(guò)了全壽命光譜疲勞試驗(yàn)和負(fù)載試驗(yàn)。

波音公司利用3D打印技術(shù)制造了約300多種不同的飛機(jī)零部件, 其中包括將冷空氣導(dǎo)入電子設(shè)備的復(fù)雜形狀導(dǎo)管。英國(guó)皇家空軍1架裝配有3D打印金屬部件的旋風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)試飛成功,其裝配的3D打印部件包括駕駛室的無(wú)線電防護(hù)罩、起落架防護(hù)裝置及進(jìn)氣口支架。

眾所周知榴彈發(fā)射器是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中步兵最重要的火力支援武器之一。而美國(guó)的“蘭博”牌榴彈槍可以使用3D打印技術(shù)制造，美國(guó)軍方的研發(fā)團(tuán)隊(duì)稱，除了彈簧和緊固件，這款M203A1榴彈發(fā)射器的每個(gè)零部件都是利用激光3D打印技術(shù)打印而成的。美國(guó)軍方已在室內(nèi)打靶場(chǎng)和戶外測(cè)試基地測(cè)試過(guò)這款武器，并成功發(fā)射了15枚榴彈。除了榴彈發(fā)射器，美國(guó)Solid Concepts公司利用3D打印技術(shù)制造了世界上第一只金屬槍并測(cè)試成功。

戰(zhàn)場(chǎng)醫(yī)療作用凸顯
目前世界各國(guó)都在利用所有可以利用的方法去減少戰(zhàn)場(chǎng)的人員損失，盡力追求零傷亡，而及時(shí)有效的戰(zhàn)場(chǎng)急救是最有效的方法。然而戰(zhàn)場(chǎng)局勢(shì)瞬息萬(wàn)變，可能導(dǎo)致傷亡的因素眾多，很難在事先準(zhǔn)備時(shí)做到面面俱到，在部分情況下因?yàn)槿鄙俦匾�的醫(yī)療材料，導(dǎo)致戰(zhàn)場(chǎng)醫(yī)療受到極大的影響。如果把3D打印技術(shù)帶上戰(zhàn)場(chǎng)，為了最大限度的對(duì)士兵進(jìn)行必要及時(shí)的救援，在戰(zhàn)場(chǎng)上或者戰(zhàn)地醫(yī)院可以根據(jù)受傷士兵的具體情況制作相應(yīng)的醫(yī)療用具甚至器官。

例如，可以為骨折的士兵制作夾板、支架，為關(guān)節(jié)受傷的士兵打印關(guān)節(jié)，為眼睛受傷的士兵制作眼罩或特殊的眼鏡，為截肢的士兵制作假肢，為腳受傷的士兵制作專用鞋等。使用三維重建技術(shù)，人們?cè)诹可砀唧w重的同時(shí)，可以同時(shí)構(gòu)建個(gè)人的三維立體模型，進(jìn)而計(jì)算采集頭圍、胸圍、腰圍、臀圍等參數(shù)，可以供醫(yī)療人員匯總個(gè)人身體基本狀況，在戰(zhàn)場(chǎng)醫(yī)療時(shí)利用三維重建技術(shù)，可針對(duì)不同傷員構(gòu)建起骨骼、器官乃至毛細(xì)血管的模型，并通過(guò)3D打印機(jī)打印，為戰(zhàn)場(chǎng)第一時(shí)間救護(hù)提供強(qiáng)有力的支持。

3D打印技術(shù)作為一種新興技術(shù)，具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以制作出任意形狀的、定制化的物體。3D打印技術(shù)已經(jīng)在武器裝備設(shè)計(jì)、制造和使用保障等領(lǐng)域開(kāi)展了廣泛應(yīng)用，在未來(lái)的信息化戰(zhàn)爭(zhēng)裝備維修保障領(lǐng)域，必將發(fā)揮舉足輕重的作用。這項(xiàng)新興的技術(shù)在軍事領(lǐng)域被廣泛運(yùn)用是非常有必要的，值得我們建立完整的制度措施，培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)人才，為技術(shù)發(fā)展提供幫助。