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光明日报:3D打印正引发军事制造业革命

发布时间:2020-03-09 访问次数:343次 来源:光明日报 分享:


3D打印技术具有快速﹑精确﹑定制化﹑浪费少等优点﹐虽然发展时间较短﹐但其在军事﹑医疗服务等众多行业已发挥着重要作用。从军事领域来看﹐3D打印技术备受各国的青睐﹐被认为是21世纪具有颠覆意义的军事科技之一﹐将对未来战争产生重要影响。3D打印技术的运用不但可以改变武器装备生产的方式﹐还将影响军队的保障方式。有关专家指出﹐3D打印技术正引发一场军事制造业的革命。作者﹕马建光(国防科技大学文理学院教授)﹔申起有 秦旭洁(军事基础教育学院学员)

军事武器装备所需要的零部件大多是设计精巧﹐形状复杂的高强度零件﹐利用传统的技术手段无非就是把材料打磨﹑切割和铸造﹐这种方法不但耗时耗力﹐还往往达不到要求。而利用3D打印技术就可以直接打印出零件﹐节约时间成本。由于3D打印操作简单﹐为军工行业带来巨大的便利﹐在制造关键零件﹑使用关键技术时﹐可以避免委外加工﹐既防止了加工时数据的泄密﹐也节约了大量的时间。在对一些核心关键设备改进时﹐还不可避免地要对一些零件进行大量的单件试制﹐运用3D打印技术使零件数据和实物制作之间的转换所需时间大幅缩减﹐研发时间﹑生产周期也大幅度缩减﹐可以节约科研费用﹐加快装备制作的速度。

如据《防务谈话》网站报道,美国陆军作战能力发展司令部的陆军研究实验室启动了几个未来陆军现代化能力的研发项目。其中之一就是3D打印技术的应用,它将在美国陆军中发挥关键性作用。

增材制造弹药项目组负责人说:“我们的项目是打算利用增材制造的优势来开发新一代弹药。”

3D打印项目所直接支持的陆军武器装备型号有两个,首先是“远程精确打击”弹道导弹,领一下是未来战斗车辆。前者是为了给美军提供一种手段,在远距离上就完全消灭对手。后者打算研制一种火力、速度和生存力领先一代的战斗车辆。新一代3D打印机的打印速度要把老型号快得多,能制造的零件尺寸也大得多,可以使用的材料包括尼龙、复合材料、金属和陶瓷。根据美国陆军专家表示,3D打印可以通过提高特定生产技术的水平,提高弹药、电子敏感器和引信的性能。

例如,用3D打印技术制造的推进剂和火箭发动机可以达到更快的炮口初速和更远的射程。如果采用更高性能的金属粉料,还能增强弹头的穿甲能力。用3D打印技术制造的传感器和引信体积更小,对恶劣环境的耐受能力更强。
近年来﹐美国积极开展3D打印技术生产大型钛合金部件的研究。美国军方和军工企业正与3D打印技术公司合作﹐推进大尺寸钛合金3D打印技术在战斗机制造上的应用。美国RLM工业公司利用3D打印技术制造“爱国者”防空系统齿轮组件﹐其制造成本由原来采用传统制造工艺的2万─4万美元降低到1250美元。洛克希德马丁公司在F-35战斗机副翼翼梁上使用了Sciaky公司3D打印的钛合金零件﹐并进行了飞行测试验证。两公司还联合研制了F-22战斗机钛合金支座并经过了全寿命光谱疲劳试验和负载试验。英国皇家空军1架装配有3D打印金属部件的旋风战斗机试飞成功﹐其装配的3D打印部件包括驾驶室的无线电防护罩﹑起落架防护装置及进气口支架。
众所周知﹐榴弹发射器是现代战争中步兵最重要的火力支持武器之一。而美国的“兰博”牌榴弹枪可以使用3D打印技术制造﹐美国军方的研发团队称﹐除了弹簧和紧固件﹐这款M203A1榴弹发射器的每个零部件都是利用激光3D打印技术打印而成的。美国军方已在室内打靶场和户外测试基地测试过这款武器﹐并成功发射了15枚榴弹。
除了榴弹发射器﹐美国Solid Concepts公司利用3D打印技术制造了世界上第一把金属枪﹐并测试成功。该3D打印的金属枪由30多个零件组成﹐经测试﹐该3D打印枪的射程比常规枪差一些但精度相当。AR-15半自动步枪的弹匣及其他部件也已经由3D打印技术制造出来﹐该枪能够射击600多次﹐综合性能良好。目前制约3D打印技术的问题是材料﹐如果金属粉末材料问题能够得到解决﹐3D打印技术在武器的设计制造与维修领域将会得到更广泛的应用。
目前世界各国都在利用所有可以采用的方法去减少战场人员损失﹐尽力追求零伤亡﹐而及时有效的战场急救是有效的方法。然而战场局势瞬息万变﹐特别是有些情况下因为缺少必要的医疗材料﹐导致战场医疗受到极大影响。如果把3D打印技术运用到战场上﹐就可以最大限度对士兵进行必要及时的救援。在战场上或者战地医院根据受伤士兵的具体情况﹐运用3D打印技术制作相应的医疗用具甚至器官。例如﹐可以为骨折的士兵制作夹板﹑支架﹐为关节受伤的士兵打印关节﹐为眼睛受伤的士兵制作眼罩或特殊的眼镜﹐为截肢的士兵制作假肢﹐为脚受伤的士兵制作专用鞋等。

3D打印技术作为一项新兴技术﹐具有独特的技术优势﹐可以制作出任意形状的﹑定制化的物体。3D打印技术已经在武器装备设计﹑制造和使用保障等领域得到了广泛应用。

来自: 《光明日報》( 2020年03月08日 07版)以及环球时报

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