3D打印:引发军事制造业的革命(图)

2019-07-11 10:55

  备受瞩目的3D打印技术正在被悄悄地运用于军事领域。有关专家指出,社会生产方式决定武器装备生产模式,3D打印技术正在引发一场军事制造业的革命,变化的不仅是武器装备工艺研发模式,还有军队的保障方式。

  未来战争中,利用3D打印技术,无论是武器装备,还是军需物资,都可能实现DIY,即由作战人员在战地自助生产行动所需的装备物资。

  3D打印技术,是在计算机辅助设计数据的指引下,综合运用电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等系列技术,将特定金属粉末或记忆材料按照电子模型图的指示一层层叠加起来,最终形成实物模型。

  据简氏集团网站2013年1月11日报道,美国陆军已将其第2个移动远程实验室部署到阿富汗地区。该实验室能通过使用3D打印机和计算机数字控制设备将铝、塑料和钢材生产加工成所需零部件,从而实现在战区内快速生产原型产品。

  与武器装备生产的传统工艺模式不同,3D打印技术集概念设计、技术验证与生产制造于一体。全球最大的3D打印机生产商Stratasys亚太区总经理乔纳森嘉格隆指出,凡是能够通过计算机三维设计出的东西,都能利用3D打印机制造出来。这必将极大缩小武器装备从概念到定形的时间差,从而加快武器装备的更新周期。

  资料表明,歼-10飞机研发用了近10年时间,而运用3D打印技术后,我国在3年时间内就推出了舰载机歼-15,直接跨入第三代舰载战斗机方阵。在我国国防科技装备领域,目前,3D打印技术已被全面应用于歼-20隐形战斗机和歼-31第五代战斗机的研发中。有外媒惊呼,3D打印机正在制造空军发展的中国速度。

  除了能够提升武器装备的研发速度外,3D打印技术还能大幅降低武器装备的造价成本。

  传统的武器装备生产主要是做减法。原材料通过切割、磨削、腐蚀、熔融等工序,除去多余部分形成零部件,然后被拼装、焊接成产品。这一过程中,将有90%的原材料被浪费掉。美国F-22战机中尺寸最大的Ti6Al4V钛合金整体加强框,所需毛坯模锻件重达2796千克,而实际成形零件重量不足144千克,材料的利用率仅为4.90%。相关专家指出,贵重材料的损耗已成为高科技武器装备造价居高不下的重要原因。

  与传统工艺不同,3D打印技术做的是加法。在武器装备及其配件生产过程中,无需原胚和模具,3D打印机可直接根据计算机图形数据,通过层层增加材料的方法打印出高精尖的武器装备与配件。由于是按需取材,整个生产过程几乎没有任何浪费。评估表明,如果美国计划生产的3100架F-35战机,完全运用3D技术制造零部件,可能节省数十亿美元成本。

  在军事领域,3D打印技术的重要价值还在于使得战场保障方式发生了革命性变化:由以依托后方为主,变为以阵地DIY为主。

  我们知道,后勤补给是战场上最易遭受攻击的薄弱环节。阿富汗战争期间,美军不得不动用大量作战力量以确保补给畅通和保障人员安全。美军认为,3D打印机与战场网络、无人驾驶运输直升机或汽车相结合将彻底解决这一问题。

  根据美军设想,在未来战场上,装备有3D打印机的美军士兵即使在远离后方的前进基地,也不用担心保障问题。无人驾驶运输直升机或汽车能够源源不断地将物资原料前运至基地,在无线战场网络传递的三维相片或三维设计图指导下,3D打印机可以快速制造出需要的武器装备和军需物资。

3D打印无人驾驶运输直升机

  美国陆军训练与条令司令部未来战争研究部主任凯文费利克斯上校认为,3D打印技术将使美国陆军变得更加轻便和迅捷。美国陆军正计划通过这种做法增强单兵作战、战区巡逻以及小型前线作战基地的可持续作战能力。

  当然,也有专家对此提出质疑。由于目前3D打印机相对比较笨重,再加上各种原材料的重量,反而会降低作战部队机动速度。

  另外,目前3D打印技术虽然可能生产出手枪、子弹等武器,但远达不到实战标准。他们认为,3D打印技术最大的价值在军事科技领域,它大部分情况下将被应用于武器装备的概念设计、技术验证,若将其直接用于实战,结果不会是军事后勤革命,而是保障灾难。

  基于以上考虑,目前五角大楼有关3D打印技术的实战化运用主要集中在人道主义救援和抢险救灾等非战争军事行动中。据2012年4月美国国防部公布的《政府计划》,美军期望在上述行动中,通过3D打印技术现场制造出能够满足实际所需的食品、药品和装备,从而率先实现其后勤保障的革命性变化。

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