3D打印技术为何备受各国军方青睐

国际金属加工网 2019年11月21日

3D打印技术具有快速、精确、订制化、浪费少等优点,虽然发展时间较短,但其在军事领域、制造业、医疗服务等众多行业却发挥着至关重要的作用。从军事领域来看,3D打印技术备受各国军方的青睐,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。在未来战争中,3D打印技术的运用不但可以改变武器装备生产装备的方式,还影响军队的保障的方式。有关专家指出,3D打印技术正在引发一场军事制造业的革命。

航空航天应用广泛

美国空军飞机制造集团,Lockheed Martin集团,使用EBAM技术 (Electron Beam Direct Manufacturing),在自家3D打印机Sciaky上,把原先F-35战机7万美金的部,仅仅使用9美分就制作完成。

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 Systems和Sciaky等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。

其实早在2002年,美国就开始将激光成型钛合金零件装上战机试验。但由于无法解决制造过程中钛合金变形、断裂等技术难题,美国始终只能生产小尺寸钛合金部件和对钛合金零件表面进行修复。

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武器装备大放异彩

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,而这种方法不但耗时耗力,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打印技术的操作简单,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,也节约大量的时间。在对一些核心关键设备改进时,不可避免要对一些零件进行大量的单件试制,由于3D打印技术零件数据和实物制作之间的转换所需要的时间大幅度缩减,研发时间、生产周期大幅度缩减,可以节约出科研费用,加快装备制作的周期。

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2~4万美元降低到1250美元。通用电气公司采用3D打印技术制造发动机钛合金零件,使每台发动机成本节省了2.5万美元。

洛克希德马丁公司在F-35战斗机副翼翼梁上使用了西亚基(Sciaky)公司3D打印的钛合金零件,并进行了飞行测试验证。2个公司还联合研制了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。

波音公司利用3D打印技术制造了约300多种不同的飞机零部件, 其中包括将冷空气导入电子设备的复杂形状导管。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援武器之一。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只金属枪并测试成功。

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战场医疗作用凸显

目前世界各国都在利用所有可以利用的方法去减少战场的人员损失,尽力追求零伤亡,而及时有效的战场急救是最有效的方法。然而战场局势瞬息万变,可能导致伤亡的因素众多,很难在事先准备时做到面面俱到,在部分情况下因为缺少必要的医疗材料,导致战场医疗受到极大的影响。如果把3D打印技术带上战场,为了最大限度的对士兵进行必要及时的救援,在战场上或者战地医院可以根据受伤士兵的具体情况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。使用三维重建技术,人们在量身高体重的同时,可以同时构建个人的三维立体模型,进而计算采集头围、胸围、腰围、臀围等参数,可以供医疗人员汇总个人身体基本状况,在战场医疗时利用三维重建技术,可针对不同伤员构建起骨骼、器官乃至毛细血管的模型,并通过3D打印机打印,为战场第一时间救护提供强有力的支持。

3D打印技术作为一种新兴技术,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开展了广泛应用,在未来的信息化战争装备维修保障领域,必将发挥举足轻重的作用。这项新兴的技术在军事领域被广泛运用是非常有必要的,值得我们建立完整的制度措施,培养专业的技术人才,为技术发展提供帮助。

(光明军事 )

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