美國海軍實施Print the Fleet項目推廣3D打印

        在美國弗吉尼亞海灘， Dam Neck上一座不起眼的建筑，就是美國海軍著名研究機構HEL的入口，所謂HEL當然不是指的地獄，而是Harsh Environment Lab的簡稱。海軍的科學家和工程師們就是在這里開發(fā)各種尖端技術，包括3D打印。

        在HEL進行研究，標準著3D打印（也被成為增才制造）進入了美國海軍的第一研究序列。官員們希望該技術有一天可用于即時打印零部件，甚至制造先進的武器裝備，如無人機等。

        “當先進制造與3D打印被廣泛使用時，我們設想建立一個全球性的加工車間網(wǎng)絡，在這個網(wǎng)絡上經(jīng)過技能培訓的水手們可以發(fā)現(xiàn)問題并進行維修，甚至制造產(chǎn)品�！泵绹�海軍作戰(zhàn)部副主任、負責管理艦隊戰(zhàn)備和后勤的海軍中將 Phil Cullom說。

        在HEL，大部分的3D打印研究工作圍繞著聚合物材料進行。兩臺3D打印機安裝在研究現(xiàn)場，已經(jīng)打印了一些塑料帽和醫(yī)療用品，Jim Lambeth說。他是Dam Neck作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)增材制造的負責人。

        他們目前所做的工作都是海軍“Print the Fleet（打印艦隊）”項目努力的一部分，該項目致力于向海軍水手介紹3D打印知識，并尋找3D打印的創(chuàng)新性應用。

        “這個項目的真正目的是開發(fā)3D打印零部件的程序和規(guī)則，比如如何檢驗部件質(zhì)量、如何運輸零部件，以及如何使用這些3D打印機等�！盠ambeth 說。

        Print he Fleet項目是由海軍作戰(zhàn)部主任“快速創(chuàng)新單元”（CRIC）發(fā)起的——這是一群由初、中級軍官組成的組織，主要任務是幫助識別和應用新興技術。 上尉 Ben Kohlmann是Print the Fleet的項目經(jīng)理和CRIC的創(chuàng)始成員，從2013年的3月份就開始了這個項目。

        “在以前海軍并沒有一個關于3D打印的項目辦公室或明確、特定的戰(zhàn)略�！盞ohlmann說。很多單位和機構都使用了3D打印技術，但都是臨時性的，并不協(xié)調(diào)。
       
        “我們的目的就是帶領大家協(xié)調(diào)一致，形成合力，將其用于海軍前線�！彼�說。Print the Fleet已經(jīng)開發(fā)出了大約20個3D打印物品，其中包括3D打印油箱蓋、醫(yī)療用品以及一種跟蹤船上飛行作業(yè)的像棋盤一樣的東西。

        “我們要打印出來的就是所謂的Ouija板的模型——這是兩棲攻擊艦和航空母艦上的飛行甲板模型——這可能是迄今為止最有用的3D打印物品了，因為它確實節(jié)省了很多的成本�！盞ohlmann 說�！耙唤MOuija板模型市場價介于8000至10000美元之間......而3D打印的話只需300到400美元，還可以根據(jù)要對它進行修改�！边@些3D打印物品的創(chuàng)意主要來自水手，Kohlmann說。

        今年六月份，一些企業(yè)成員、軍人和記者被邀請到CDSA Dam Neck參加首次Print the Fleet創(chuàng)客活動，在那里，參觀者親眼看到了海軍致力于3D打印技術成熟應用的努力。我們計劃今后還舉辦類似的活動，Lambeth說。

        目前，Print the Fleet主要使用的是基于FDM的3D打印技術，在HEL已經(jīng)有了兩臺使用塑料聚合物的3D打印機。Print the Fleet同時也會與周圍Norfolk、Virginia Beach等地擁有金屬3D打印機的軍事單位進行合作。Lambeth 說。

        海軍中將Cullom說，雖然海軍目前還處于增材制造應用的開始階段，但它擁有巨大的潛力。

        “我堅信，3D打印和先進制造技術將成為我們未來后勤維護和物流支持的突破性技術。我們可以獲得新的能力，可以隨時快速維修、打印工具和零部件，而不必攜帶更多的備件，這將最終改變我們的海上維修及物流供應鏈�！盋ullom說。

        美國海軍目前正在擬定關于增才制造的官方正式的戰(zhàn)略和愿景，F(xiàn)rank Futcher上尉說。他是海軍業(yè)務辦公室主任。這一愿景將包括海軍在未來20至30年內(nèi)的長期目標，他說。

        Futcher預計將于2015年公布愿景，相應的戰(zhàn)略也將隨后公布，但具體的日期還沒有確定，F(xiàn)utcher說。

        2013年11月，美國海軍作戰(zhàn)部長，海軍上將 Jonathan Greenert宣布OPNAV N4計劃，艦隊戰(zhàn)備和后勤辦公室將從2015年開始，接替海軍作戰(zhàn)發(fā)展中心，成為Print the Fleet的直接管理機構。。

        “當時，海軍作戰(zhàn)部長并沒有明確任命他的工作人員去真正監(jiān)督（增材制造）�！盕utcher說�！八�找人來核實報告，然后試著看看這項新技術的能力。他是從更高層次的角度，從戰(zhàn)略的高度來看的�！�

        在此之前，各個軍事單位和作戰(zhàn)中心各自進行自己的3D打印應用研究。現(xiàn)在，隨著OPNAV N4監(jiān)督Print the Fleet項目的努力，海軍可以看到一些長期的3D打印項目，并吸取它們的經(jīng)驗教訓。

        Futcher說，目前在海軍共有60個不同的增才制造相關的項目，Print the Fleet將會統(tǒng)籌管理這些項目。

        下一步將延伸到其它服務部門、國防部和政府，他說。

        目前3D打印已經(jīng)在海軍內(nèi)部被用于工具、模具制造和原型。Futcher設想將來3D打印機還可以制造更大的對象，比如制造直升機轉子或飛機機翼。不過這種制造可不是分別制作出成千上萬的零部件然后在組織，而是一次打印出一個完整的記憶，F(xiàn)utcher說。3D打印機甚至可以被用來制造無人機，他說。

        “如果往后看10到20年，我認為3D打印微型無人機完全可能。”Futcher說。他們一開始會打印簡單點的，但最終打印對象會變得越來越復雜。

        4D打印也在美國海軍的考慮之中。利用納米技術、機器人技術和增才制造，科學家們正在試圖打印出能夠對環(huán)境變化做出反應的對象，F(xiàn)utcher說。Dave Barrett是美國海軍業(yè)務運營支持辦公室的項目分析師和OPNAV增材制造項目的首席執(zhí)行人員。他說，4D打印技術具有“巨大的軍事用途前景�！崩�如，飛機上的4D打印機翼根據(jù)空氣中的紊流變化改變其形狀，以更好地保持穩(wěn)定的飛行。Barrett說。

        這種技術正處于起步階段，他說。而3D打印技術則相對更為成熟。

        今年早些時候，Stratasys公司的uPrint打印機登上了Essex兩棲攻擊艦，當時它正在�？烤S修。

        uPrint是一種使用熱塑性塑料的高端桌面3D打印機。Lambeth說，3D打印機已成功安裝并打印出來幾個零部件。

        他說，水手們很快就掌握了3D打印機的操作，但在使用CAD軟件方面經(jīng)常會遇到麻煩。
       
        “在未來，我們可以在陸上的進行工程設計，制作出可打印的CAD模型，他們只需要在船上把它打印出來就行了�！彼�說。

        Lambeth說，Essex近日將進行海上試航，看看移動船只上的環(huán)境條件——比如濕度或重力——變化是否會影響到3D打印機。航行過程中工程師會打印零部件并進行測試，主要測試零部件強度和質(zhì)量。

        通過像Print the Fleet這樣的項目，美國海軍的目標之一是讓水手們更好地了解如何使用3D打印。今年八月，海軍大西洋水面部隊指揮官在Norfolk 與Print the Fleet聯(lián)合舉行了一次研討會。這次會議邀請了一些專家，并展示了一些3D打印項目，主要目的是向一線作業(yè)的水手們介紹3D打印能夠做到什么，以及水手們?nèi)绾卧诠ぷ髦惺褂盟��?br />

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