英國國防部 (MOD) 將加速采納3D打印技術(shù)，更新先進(jìn)制造戰(zhàn)略

2025年4月3日，南極熊獲悉，英國國防部（MOD）近期發(fā)布了新版國防先進(jìn)制造戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)了3D打印對英國軍方戰(zhàn)略路線圖的重要性，并明確指出該技術(shù)在增強(qiáng)供應(yīng)鏈彈性方面的關(guān)鍵作用。

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英國國防部（MOD）發(fā)布的新版國防先進(jìn)制造戰(zhàn)略

最新戰(zhàn)略文件突出了加速采用增材制造技術(shù)的緊迫性。為此，國防部提出了三項(xiàng)核心舉措：投資以激勵行業(yè)、調(diào)整政策以消除障礙，以及將增材制造技術(shù)整合到國防供應(yīng)鏈中。

3D打印為國防帶來的關(guān)鍵優(yōu)勢包括：更快的生產(chǎn)速度、更短的交貨時(shí)間、能夠獲取過時(shí)部件，以及提高可持續(xù)性。2021年，國防科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（Dstl）指出，過時(shí)部件是影響軍事行動的首要供應(yīng)問題，影響到新舊平臺。國防部庫存超過130萬件物品，3D打印被視為許多過時(shí)部件的潛在解決方案。

英國國防領(lǐng)導(dǎo)層認(rèn)為，增材制造將顯著提高平臺和設(shè)備的可用性。國防創(chuàng)新部門（DIU）委托的一份報(bào)告發(fā)現(xiàn)，未來15年內(nèi)，若使用3D打印來制造15%的國防庫存，可節(jié)省1.1億英鎊，之后每年的凈收益可達(dá)3550萬英鎊。根據(jù)新的國防戰(zhàn)略，3D打印被視為國防部更廣泛采用其它先進(jìn)制造技術(shù)的“第一步”。

國防后勤與支援部部長、海軍中將Andy Kyte評論說：“該戰(zhàn)略概述了我們在新設(shè)計(jì)中采用增材制造的意圖，以幫助解決過時(shí)問題，并通過開發(fā)快速戰(zhàn)斗損傷修復(fù)技術(shù)來提高我們的競爭優(yōu)勢�！�

Kyte補(bǔ)充道：“這項(xiàng)令人興奮的技術(shù)已經(jīng)存在了一段時(shí)間，現(xiàn)在是時(shí)候讓國防認(rèn)識到它在提高運(yùn)營可用性、增強(qiáng)供應(yīng)鏈彈性和效率方面所提供的巨大潛在好處�！�

△英國國防部的增材制造愿景

英國國防部的國防先進(jìn)制造戰(zhàn)略

烏克蘭沖突和中東的敵對行動加劇了全球供應(yīng)短缺，影響了關(guān)鍵產(chǎn)品和原材料的獲取，從而突顯了增強(qiáng)供應(yīng)鏈彈性的必要性。同時(shí)，部隊(duì)和公務(wù)員的裁員，車隊(duì)規(guī)模的縮減，以及設(shè)備老化，都削弱了可用性、生產(chǎn)力和效率。

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，英國國防部正積極采納3D打印技術(shù)。這項(xiàng)先進(jìn)制造計(jì)劃展示了3D打印如何構(gòu)建一個(gè)分散的合格供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)，旨在縮短交貨時(shí)間、解決過時(shí)問題，并提高可持續(xù)性。國防部增材制造愿景的四個(gè)核心支柱是：設(shè)計(jì)源、數(shù)字線程、認(rèn)證和移動生產(chǎn)能力。

設(shè)計(jì)源涉及3D打印部件的生成，包括為新組件采用增材制造設(shè)計(jì)（DfAM）或使用逆向工程實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有部件的3D打印。數(shù)字線程確保從設(shè)計(jì)庫安全傳輸敏感設(shè)計(jì)信息到3D打印機(jī)，并允許用戶或制造商將更改反饋給設(shè)計(jì)師，保持網(wǎng)絡(luò)安全和信息一致性至關(guān)重要。國防部正探索創(chuàng)建一個(gè)統(tǒng)一、完全集成的數(shù)字服務(wù)，以便與設(shè)計(jì)庫鏈接。最終設(shè)計(jì)在獲得軍事行動認(rèn)證并進(jìn)行3D打印之前，可能還需要在前線附近完成。

這些階段將融入一個(gè)基于3D打印材料可回收性和可重復(fù)使用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。英國軍方正致力于將廢金屬回收利用為新的3D打印原料。例如，勞斯萊斯與國防部合作，將舊的Tornado戰(zhàn)斗機(jī)部件改造成新的金屬3D打印噴氣發(fā)動機(jī)。這項(xiàng)名為Tornado 2 Tempest的計(jì)劃已經(jīng)用于3D打印Orpheus噴氣發(fā)動機(jī)概念的組件，支持未來作戰(zhàn)航空系統(tǒng)（FCAS）計(jì)劃。

△英國皇家空軍龍卷風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)

如何提高國防領(lǐng)域增材制造的采用率

英國國防部的國防先進(jìn)制造戰(zhàn)略概述了加速采用和發(fā)展3D打印技術(shù)的戰(zhàn)略框架。

為激勵行業(yè)，國防部計(jì)劃通過額外投資促進(jìn)3D打印機(jī)的采納，無論是直接采購還是與增材制造公司合作。這將包括將3D打印技術(shù)整合到現(xiàn)有和未來的設(shè)計(jì)中，以及數(shù)字化具有戰(zhàn)略意義的庫存和備件。同時(shí)，將努力確保數(shù)字信息能夠安全地從行業(yè)傳輸至國防部單位和前線指揮部（FLC）。

解除限制是國防部增材制造戰(zhàn)略的另一個(gè)關(guān)鍵支柱。國防部將與行業(yè)合作伙伴合作，建立易于訪問的跨職能流程，確保符合最新政策并推動技術(shù)采納。此外，將創(chuàng)建一個(gè)“知識中心”以改善對關(guān)鍵信息的訪問，并制定新的指標(biāo)來更準(zhǔn)確地追蹤財(cái)務(wù)和非財(cái)務(wù)的3D打印收益。

國防部計(jì)劃設(shè)計(jì)和構(gòu)建一個(gè)供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，使3D打印技術(shù)能夠融入國防供應(yīng)鏈。設(shè)備、培訓(xùn)和耗材將實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，并通過常規(guī)供應(yīng)渠道供應(yīng)，以滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和資質(zhì)要求。

將鼓勵工業(yè)合作伙伴、前線指揮部（FLC）和國防部單位之間建立新的合作伙伴關(guān)系。目標(biāo)是通過擴(kuò)展的“中心”和“輻射”供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的“受信任代理身份”促進(jìn)快速學(xué)習(xí)和建立信任。同時(shí)，將激勵行業(yè)間合作伙伴關(guān)系，以增強(qiáng)供應(yīng)鏈彈性并提升3D打印能力。此外，國防部計(jì)劃與英國高價(jià)值制造業(yè)彈射中心建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，以提高效率并支持英國工業(yè)基礎(chǔ)。

這些戰(zhàn)略重點(diǎn)將指導(dǎo)一項(xiàng)涉及國防部、工業(yè)界和研究界的綜合工作計(jì)劃。此計(jì)劃不會創(chuàng)建新的治理結(jié)構(gòu)，而是將由國防部現(xiàn)有的指導(dǎo)小組之一進(jìn)行管理。

△英國陸軍士兵使用SPEE3D的XSPEE3D冷噴3D打印機(jī)

英國軍隊(duì)加速擁抱3D打印技術(shù)

自2016年以來，英國軍方已證明3D打印在國防應(yīng)用中的價(jià)值。2021年，國防后勤和支援部（CDLS）部長委托開展了TAMPA項(xiàng)目。該項(xiàng)目旨在建立一個(gè)供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)，能夠在需求時(shí)按需3D打印軍用級備件。國防部表示，TAMPA項(xiàng)目已驗(yàn)證增材制造愿景，并確認(rèn)增加行業(yè)激勵是提高采用率的關(guān)鍵因素。

英國軍隊(duì)積極利用3D打印技術(shù)，各國防部單位和聯(lián)邦后勤中心都建立了增材制造中心以支持戰(zhàn)損修復(fù)。這些工作主要獨(dú)立完成，每個(gè)單位都開發(fā)了自己的3D打印流程和數(shù)字線程。

原子武器研究所（AWE）正在使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)復(fù)雜部件，而DE&S國防電子和零部件局（DECA）正在3D打印原型。另一個(gè)利用增材制造技術(shù)的國防部組織是潛艇交付局（SDA）。根據(jù)先進(jìn)制造戰(zhàn)略，SDA正在使用3D打印技術(shù)支持服役潛艇（ISS）、無畏艦和艦載核潛艇（攻擊）（SSN(A)）計(jì)劃。ISS利用增材制造技術(shù)3D打印替換部件、進(jìn)行維護(hù)并增強(qiáng)供應(yīng)鏈彈性，以提高潛艇的可用性。3D打印技術(shù)在SSN(A)中用于提高平臺生產(chǎn)率。

發(fā)展3D打印技術(shù)的幾個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)

盡管如此，國防部聲稱目前并未強(qiáng)制有關(guān)制造合作伙伴加速采用3D打印技術(shù)以改善供應(yīng)鏈。同時(shí)，它強(qiáng)調(diào)了制約英國增材制造發(fā)展的幾個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

例如，國防部強(qiáng)調(diào)需要更靈活的市場渠道，特別是在采購過時(shí)部件時(shí)。它建議為3D打印組件創(chuàng)建專門的供應(yīng)鏈，以避免傳統(tǒng)方法造成的延誤。這是因?yàn)槿绻�供�?yīng)過程放緩，增材制造的優(yōu)勢（如更快的生產(chǎn)和響應(yīng)速度）就會喪失。

互操作性挑戰(zhàn)同樣受到關(guān)注。TAMPA項(xiàng)目已證明，隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展和機(jī)器多功能性的提高，3D打印文件可能會迅速過時(shí)。即使是使用相同的3D打印方法，不同的機(jī)器也會產(chǎn)生不同的結(jié)果，影響可重復(fù)性。TAMPA項(xiàng)目在進(jìn)行過程中發(fā)現(xiàn)，目前在3D打印領(lǐng)域缺乏一套全面且統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而ASTM正在努力改善這些標(biāo)準(zhǔn)，以推動行業(yè)發(fā)展。

國防部還指出了與全生命周期支持、培訓(xùn)、消耗品獲取、數(shù)字線程不確定性和高制造成本相關(guān)的挑戰(zhàn)。

總的來說，目前，英國國防部明確指出，3D打印的主要好處在于解決因技術(shù)或商業(yè)過時(shí)導(dǎo)致的庫存物品短缺問題。這項(xiàng)技術(shù)還能縮短交貨時(shí)間，并創(chuàng)建一個(gè)更具彈性、靈活性和分散性的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。