3D打印助力軍事改革：研制新戰(zhàn)機從20年縮短到3年
3D打印產業(yè)分布圖
核心提示：最近，“3D打印技術”成了科技新聞報道中的高頻詞匯，甚至被英國《經濟學人》雜志預測為“將推動新一輪工業(yè)革命的來臨”。在這項技術中，只需將計劃制造的物品進行掃描，并向3D打印機傳輸，打印機就可以將組成物體的各材料層堆疊粘合，形成成品。這一具有數(shù)字化、智能化等特點的先進“復制”制造技術在民用化的同時，也悄然成為國防和軍事工業(yè)的“新貴”。
從打印玩具、食物、器官，到手機部件、飛機機翼，3D打印的應用越來越普及，越來越實用，這項創(chuàng)新科技能讓用戶把電腦上的三維物體直接“打印” 出來，開創(chuàng)了一種既方便快捷又物美價廉的制造方式。也就是在短短兩年時間里，3D打印技術已運用于軍事和航空航天領域，造價高昂的戰(zhàn)斗機、艦載機等也都能通過“打印出爐”了。
或將引發(fā)新一輪技術革命浪潮
翻一翻科技方面的新聞，我們不難發(fā)現(xiàn)，3D打印正作為一個高頻詞匯出現(xiàn)在各類雜志報刊中：2012年，美國《時代》周刊將3D打印產業(yè)列為“美國十大增長最快的工業(yè)”；英國《經濟學人》雜志則預測，3D打印技術將推動新一輪工業(yè)革命的來臨……從前不溫不火的3D打印，如今變得炙手可熱。
3D打印是一項什么技術？維基百科給出的解釋是“一種由計算機輔助設計軟件通過成型設備以材料累加的方式制成實物模型的增材制造技術”。它既不需要用紙，也不需要用墨，而是通過電子制圖、遠程數(shù)據傳輸、激光掃描、材料熔化等一系列技術，使特定金屬粉或者記憶材料熔化，并按照電子模型圖的指示層層重新疊加起來，最終把電子模型圖變成實物。
記者了解到，這項技術正是發(fā)源于軍方的“快速成型”技術，早在上世紀90年代就已提出技術研發(fā)構想，只不過近幾年才出現(xiàn)了突破性進展。
與傳統(tǒng)技術相比，3D打印技術最突出的優(yōu)點是無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數(shù)據中生成任何形狀的零件，從而大幅縮短生產周期。此外，3D打印技術還可以制造出傳統(tǒng)生產技術無法制造出的外形，讓人們可以更有效地設計出飛機機翼、熱交換器等工藝復雜的產品。在生產過程中還沒有與其功能無關的剩余物，一旦技術走向全面成熟，將大大降低生產成本。甚至一個人、一臺電腦、一部打印機就有可能組成一個“工廠”。
根據最新的報告顯示，3D打印在2012年市場規(guī)模為22.04億美元，約合135億元人民幣。更有數(shù)據顯示，3D打印的市場在2016年將達到31億美元，到2020年將達到 52億美元，這意味著在短短8年內實現(xiàn)300%的增長。因此，專家預測，隨著3D打印技術一路“高歌猛進”，該技術帶來的變化或將改變整個制造業(yè)的面貌。
在國防軍工領域價值已經凸顯
2014年4月，當國內外眾多媒體陸續(xù)報道了美國利用3D打印技術打印出槍支的新聞后，3D打印再度風靡全球。人們不僅關注3D打印技術引爆了制造、材料和生物等多個領域的革命，更關注其對世界新軍事變革的影響。
與武器裝備生產的傳統(tǒng)工藝模式不同，3D打印技術集概念設計、技術驗證與生產制造于一體。這必將極大縮小武器裝備從“概念”到“定形”的時間差，從而加快武器裝備的更新周期。
在傳統(tǒng)的戰(zhàn)斗機制造流程當中，飛機的3D模型設計好后，需要進行長期的投入來制造水壓成型設備。資料顯示上世紀八九十年代，要研發(fā)新一代戰(zhàn)斗機至少要花10-20年的時間。而使用3D打印這種增材制造技術后，零件的成型速度、應用速度得以大幅度提高。
國防大學軍事后勤與軍事科技裝備教研部教授李大光表示，3D打印技術最突出的優(yōu)點是無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數(shù)據中生成任何形狀的零件。如果借助3D打印技術及其他信息技術，最少只需3年時間就能研制出一款新戰(zhàn)斗機。
除了能夠提升武器裝備的研發(fā)速度外，3D打印技術還能大幅降低武器裝備的造價成本。傳統(tǒng)的武器裝備生產中，原材料通過切割、磨削、腐蝕、熔融等工序，除去多余部分形成零部件，然后被拼裝、焊接成產品。這一過程中，將有90%的原材料被浪費掉。與傳統(tǒng)工藝不同，3D打印技術的武器裝備及其配件生產過程中，可直接根據計算機圖形數(shù)據，通過層層增加材料的方法“打印”出高精尖的武器裝備與配件，按需取材，整個生產過程幾乎沒有浪費。
還有專家指出，變化的不僅是武器裝備工藝研發(fā)模式，還有軍隊的保障方式。未來戰(zhàn)爭中，利用3D打印技術，都可能由作戰(zhàn)人員在戰(zhàn)地自助生產行動所需的食品、藥品和裝備，從而率先掀起后勤保障的革命。
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正是由于3D打印技術可能帶來的軍事技術革命和作戰(zhàn)方式變革，使得當前，以美國、歐盟為代表的世界主要軍事強國已經嗅到了這股浪潮的氣息，紛紛制定標準、研發(fā)技術、推廣應用，以期在新一輪軍事變革中占據有利位置。
美國總統(tǒng)奧巴馬在2013年的國情咨文演講中強調了3D打印技術的重要性以及推動3D打印業(yè)的發(fā)展。隨之而來的便是股票中大大小小的3D打印相關股價均出現(xiàn)大幅上漲，從其中不難看出投資者的熱情已經被大幅調動起來。目前，美國在俄亥俄州揚斯敦成立了首個3D打印制造創(chuàng)新中心，奧巴馬表示還將繼續(xù)成立3個制造中心，打造全球高科技中心。
近幾年，美國陸軍也在更多地涉足3D打印行業(yè)。其最新的進展就是采用3D電子打印技術，允許將天線打印至頭盔或將傳感器打印至衣服中，以及在單個打印作業(yè)中打印無人機機翼。
英國政府也宣布投入700萬英鎊用于英國本土3D打印研發(fā)；一直在該領域領先的以色列也在不斷嘗試新領域的3D打印技術應用……因而有專家認為，3D打印技術正成為一場世界性的科技角逐，事關自主創(chuàng)新能力的提升和整個工業(yè)的轉型升級。
“要打造工業(yè)強國，就必須對癥下藥，推動工業(yè)走向數(shù)字化、智能化。”中國航天科技集團公司總工程師楊海成認為，“在這個過程中，發(fā)展3D打印技術將是造就工業(yè)強國的重要抓手。3D可以表現(xiàn)我們最豐富的產品設計，大幅提高工業(yè)設計能力和產品開發(fā)水平。”
中國步入產業(yè)化第一梯隊
在我國， 3D打印技術起步并不晚。上世紀90年代，西安交通大學、清華大學等高校就已經開始進行3D打印的研究。記者了解到，目前國內已經有幾十家從事3D打印技術的企業(yè)和科研單位。
根據中航工業(yè)的資料，備受矚目的運20、殲15，就采用了3D打印技術。其中首飛成功的殲15機型，用3D打印技術制造了鈦合金主承力部分，包括整個前起落架。此外，由北京航空航天大學等單位組成的團隊制造出了迄今世界上尺寸最大的飛機鈦合金大型結構件激光快速成型工程化成套設備。
不僅如此，2012年10月，中國3D打印技術產業(yè)聯(lián)盟成立。該聯(lián)盟在南京等城市集中優(yōu)勢資源建設中國3D打印技術產業(yè)創(chuàng)新中心，通過行業(yè)抱團發(fā)展的模式逐步打開市場。
“但我們同歐美國家還存在差距”，有專家們表示，目前，歐美各國3D打印行業(yè)在工藝技術、研發(fā)投入、產業(yè)形態(tài)等領域都處在領先水平，而國內企業(yè)一直止步于模仿生產，整體科研能力不強。面對這一現(xiàn)狀，我們應該進行科學規(guī)劃，盡快完成國內市場的布局。
記者了解到，目前，工信部正在牽頭制定《國家增材制造產業(yè)發(fā)展推進計劃(2014-2016年)》，有望成為國家級的增材制造產業(yè)發(fā)展推進計劃。對此，國家制造業(yè)信息化培訓中心教授魯君尚認為，應該加強頂層設計和統(tǒng)籌規(guī)劃，將3D打印產業(yè)納入優(yōu)先發(fā)展產業(yè)目錄，同時，盡快籌建3D打印行業(yè)組織，積極組織開展相關標準制定和產業(yè)政策研究，推動整個行業(yè)加快發(fā)展。
(責任編輯：admin)
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