美國(guó)陸軍研究3D打印作戰(zhàn)制服與野戰(zhàn)食品等

      增材制造通常被稱為3D打印，可能很快會(huì)在許多方面改變美國(guó)陸軍，從醫(yī)療和食物生產(chǎn)到成衣制造和彈藥生產(chǎn)。在一些領(lǐng)域，這種改變已經(jīng)開始了。

　　美國(guó)陸軍快速裝備部隊(duì)早在2012年就開始在阿富汗使用3D打印生產(chǎn)工具和其他設(shè)備。美陸軍研究實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)探索使用3D打印技術(shù)維修戰(zhàn)場(chǎng)上的飛機(jī)和地面車輛。研究人員正致力于將電子器件打印至衣服和設(shè)備中，并與美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)合作開發(fā)下一代相關(guān)技術(shù)。

　　其他研究小組也正在研究下一代打印技術(shù)，如再生醫(yī)學(xué)武裝部隊(duì)研究所的研究人員正開發(fā)利用生物打印方式，將健康細(xì)胞應(yīng)用于嚴(yán)重?zé)齻�部位。這些細(xì)胞可以在新皮膚上生長(zhǎng)，最終與毛孔、汗腺、頭發(fā)和合適的色素共同生長(zhǎng)。

　　以下是增材制造的4個(gè)其他項(xiàng)目的新應(yīng)用。

　　3D打印復(fù)合材料

　　美陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家不僅僅想要增材制造，他們也想要“敏捷制造”。將設(shè)備與布線、傳感器、電池和其他材料同時(shí)打印的能力將節(jié)省空間和重量，為戰(zhàn)場(chǎng)士兵的現(xiàn)場(chǎng)打印提供更多選擇。

　　美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室增材制造材料和技術(shù)開發(fā)的主要研究者拉里·LJ·福爾摩斯表示，“國(guó)防部不能坐等工業(yè)界來(lái)創(chuàng)造這種能力，沒有ARL通知工業(yè)界，他們本身就沒有理解我們的特定需求�！�

　　福爾摩斯已獲得了名為“現(xiàn)場(chǎng)輔助層狀復(fù)合”或FAL Com的增材制造技術(shù)專利。這種技術(shù)可制造用于牢固、輕質(zhì)材料的微復(fù)合材料。他和其他ARL研究人員正研究如何有效地從醫(yī)療設(shè)備和無(wú)人飛行器中打印和維修零部件的方法。

　　在打印工藝中增加多功能性進(jìn)一步減少了成品的質(zhì)量和尺寸。目前，研究人員正在使用FALcom來(lái)創(chuàng)建原型，并研究其性能，希望最終能使用3D打印制造出真實(shí)產(chǎn)品。

　　快速醫(yī)療原型

　　美國(guó)陸軍醫(yī)療原型開發(fā)實(shí)驗(yàn)室的研究人員設(shè)計(jì)和建造了醫(yī)療設(shè)備原型，并稱3D打印在創(chuàng)建模型中非常寶貴。

　　實(shí)驗(yàn)室主任馬克·布朗表示，“3D打印加快了整個(gè)設(shè)計(jì)工藝速度，周轉(zhuǎn)時(shí)間大幅下降。”

　　該實(shí)驗(yàn)室的工作是制造輕便、小巧、堅(jiān)固耐用，且功能強(qiáng)大，但易于使用的原型。若該原型需要任意組裝，其無(wú)需工具來(lái)完成。這就導(dǎo)致了一項(xiàng)復(fù)雜的工藝，即使看起來(lái)是簡(jiǎn)單設(shè)備，但在開發(fā)過程中使用3D打印使每個(gè)參與人員了解產(chǎn)品將會(huì)是什么樣子，更加快速地提供反饋和考慮制造選項(xiàng)。

　　例如：實(shí)驗(yàn)室為空軍特種作戰(zhàn)部隊(duì)開發(fā)出一種廢棄物站，可以折疊放入背包中攜帶。打印這種原型包括打印一種三自由度的關(guān)節(jié)。研究人員表示，這種關(guān)節(jié)具有一個(gè)復(fù)雜的幾何形狀，難以可視化。

　　實(shí)驗(yàn)室還使用3D打印來(lái)減小和降低環(huán)境哨兵生物監(jiān)控儀的尺寸和重量，該監(jiān)控儀是一種測(cè)試套件。該工藝使得士兵能夠了解是否新的組件將適用于更小外形尺寸的監(jiān)控儀。

　　實(shí)驗(yàn)室使用3D打印來(lái)探索新想法，這種想法并非關(guān)于制造采用傳統(tǒng)材料的產(chǎn)品。然而，3D打印帶來(lái)的開發(fā)工藝速度已降低成本，改善了終端產(chǎn)品，同時(shí)縮短了將新產(chǎn)品和設(shè)備部署至戰(zhàn)場(chǎng)的時(shí)間。

　　衣服和可穿戴式傳感器

　　納提克士兵研究、開發(fā)和工程中心開發(fā)出許多美國(guó)陸軍裝備，從戰(zhàn)場(chǎng)服裝和化學(xué)/生物防護(hù)裝備到裝甲系統(tǒng)和頭盔蓋。盡管研究人員在2D設(shè)計(jì)下工作，但他們開始轉(zhuǎn)向3D。

　　3D打印的發(fā)展將允許打印一種作戰(zhàn)制服。該制服的某些區(qū)域受到嚴(yán)格保護(hù)，但有一些便于關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的靈活區(qū)域。中心的設(shè)計(jì)、模式和原型團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)安妮特·拉弗勒表示，“這可能是非常令人興奮的，因?yàn)樗�很難用普通紡織品來(lái)實(shí)現(xiàn)�！辈⑶�，并非偶然，3D打印可消除衣服很多接縫，使其更加舒適，且不容易擦傷。

　　3D打印可生產(chǎn)更便宜的盔甲和用于特定工作的定制衣服。它也允許將彈道材料和傳感器嵌入到衣服中。拉弗勒稱，“我們可以制造完全適合的產(chǎn)品，并降低重量，也許減少批量生產(chǎn)。許多3D打印的簡(jiǎn)潔紡織品，即使這是人工合成的，也有3D結(jié)構(gòu)，這就使你思考在有空氣流動(dòng)區(qū)域使用間隔型材料，如果我們的士兵要去某些熱的地方，無(wú)論是叢林或沙漠，那么這是非常重要的�！�

　　下一個(gè)菜單：食品

　　3D打印食品的想法在一段時(shí)間內(nèi)一直發(fā)展，并用糖打印出糖果，德國(guó)公司使用各種食品的果泥打印出成品。NASA也正在探索在長(zhǎng)時(shí)間太空航行時(shí)3D打印食物。

　　美陸軍正在采用類似的方式在戰(zhàn)場(chǎng)上打印食物。納提克的研究人員正努力適應(yīng)和改進(jìn)滿足陸軍需求的食物打印技術(shù)。

　　其中的好處就是它可以降低成本，因?yàn)槭澄锟赡馨葱枭�產(chǎn)，減少浪費(fèi)。它也可允許士兵基本上能從菜單中“訂購(gòu)”餐點(diǎn)，為每個(gè)士兵提供一種選擇。它也允許士兵將其可能缺乏的特定營(yíng)養(yǎng)納入其中。

　　研究人員表示，營(yíng)養(yǎng)當(dāng)然是主要目標(biāo)之一。其他目標(biāo)包括維持很長(zhǎng)的保質(zhì)期，如陸軍即食軍糧的三年保質(zhì)期。士兵將必須有一臺(tái)足夠小的打印機(jī)，且足夠堅(jiān)固便于移動(dòng)，并能在戰(zhàn)場(chǎng)使用。

　　在3D打印食物準(zhǔn)備用于戰(zhàn)場(chǎng)前可能還有一段時(shí)間，但研究人員表示，他們有信心會(huì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。食品技術(shù)專家Lauren Oleksyk表示，“我在這里已經(jīng)很久了，看到了許多‘沒門’的方法變成了現(xiàn)實(shí)，一切皆有可能�！�