看看3D打印如何改變武器制造？
利用3D技術打印制作不需要模具，可以實現(xiàn)虛擬設計到現(xiàn)實的直接轉化，對武器生產更有著積極深遠的影響。從整體上講，由于武器裝備的日趨復雜，研制時只有通過原型機反復試驗才能發(fā)現(xiàn)問題并糾正。那么3D打印技術與傳統(tǒng)技術相比又有些什么優(yōu)點和不足呢？
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縮短武器制造周期
傳統(tǒng)的裝備制造方式需要大量模具，且準備模具和制造鍛坯時間長，機械加工時間長，工序多，返工次數(shù)多，導致研制周期較長。3D打印技術無需模具，一次成形，工序少，且結構設計修改容易，從而可以大幅縮短裝備的研制周期。例如，美國航空航天局首次利用3D打印技術制造出火箭發(fā)動機噴嘴，制造時間從傳統(tǒng)工藝超過1年，縮短到不足4個月。美國國防部高級研究計劃局2010年啟動的“自適應車輛設計制造”研發(fā)計劃，核心就是采用3D打印技術實現(xiàn)地面車輛的快速制造。該計劃開發(fā)了大量的數(shù)據(jù)模型和軟件設計工具，并采取協(xié)同參與工作模式，目標是將步兵戰(zhàn)車的全部設計和制造時間縮短80%。
2
降低生產成本
3D打印技術采用了逐層累積的制造模式，對原材料的利用率遠遠高于傳統(tǒng)的切削加工模式。飛機制造需要大量重量小、強度高、價格貴的鈦合金件，傳統(tǒng)工藝主要采用鍛造和機械加工方法，從毛坯到成形，幾乎90%的材料都被切削浪費掉。
美歐等飛機制造商已將3D打印技術用于制造機翼等零配件，顯著節(jié)約了制造成本。美國M777榴彈炮大量使用鈦合金結構件，采用傳統(tǒng)的整體鍛造方法，最大的鈦合金整體加強框的材料利用率不到4.9%，如果使用3D打印技術，材料利用率接近100%。火箭噴嘴是火箭發(fā)動機最昂貴的零部件之一，一般由數(shù)百個零件組成。美國航空航天局采用3D打印技術制造的火箭發(fā)動機噴嘴，僅由兩個零件組成,所需組裝工作大大降低，成本也隨之大幅降低。
3
提高武器零部件性能
3D打印設備是綜合了機械、控制及計算機技術的復雜機電一體化系統(tǒng)，為制造高性能或超常性能結構件提供了較傳統(tǒng)制造模式更容易實現(xiàn)的一種手段。
美國采用3D打印技術制備的陶瓷炮管，制備成本與傳統(tǒng)的鍍鉻成本相當，而炮管壽命遠高于傳統(tǒng)鍍鉻炮管。此外，采用3D打印技術制造的一些零部件具有質量小的特點，這在一些裝備領域特別是航空航天領域具有重要作用。例如，美國空軍正在將3D打印技術應用于F-35聯(lián)合戰(zhàn)斗機的零部件制造。F-35系列戰(zhàn)機中，尤其是F-35B型，具有垂直起飛能力，對飛機整體重量要求比滑行起飛的飛機要苛刻得多。利用3D打印技術制造一些重型的緊固件和排氣管道，有顯著的減重效果，從而對戰(zhàn)機起飛、機動等性能改善產生重要影響。
4
實時提升
維修效率
3D打印設備的靈活性與便攜性，彌補了傳統(tǒng)制造模式受生產地點限制的缺陷，有望打破“后方制造，前方使用”的傳統(tǒng)保障模式，在后勤供應和裝備維修方面發(fā)揮重要作用。
3D打印技術將提高武器裝備伴隨保障和精確保障能力。美國陸軍自2012年以來，先后在阿富汗戰(zhàn)場部署3個內置有3D打印機的集裝箱式“遠征移動實驗室”。該“實驗室”可通過卡車或直升機靈活部署，利用塑料、鋼鐵和鋁等材料，快速制造出部分裝備零部件。還可以應用反向設計原理，利用激光掃描裝置獲取失效零部件的外形幾何輪廓，實現(xiàn)損傷零件的快速修復。因此，配備有3D打印設備的作戰(zhàn)部隊，可以適當減少備件儲備種類和數(shù)量，快速補充作戰(zhàn)消耗，有助于提升前線部隊的持續(xù)作戰(zhàn)能力。航空母艦、遠洋艦船以及邊防海島等小、散、遠作戰(zhàn)部隊可利用3D打印技術提供伴隨保障支持。
3D打印技術不受加工地點約束的優(yōu)勢，也為航天系統(tǒng)在軌維修提供了創(chuàng)新發(fā)展思路和手段支撐。美國航空航天局計劃2014年8月將首個微重力條件下的3D打印設備送往國際空間站，用于空間站現(xiàn)場維修，提升航天器維護的快速反應能力。
不足
制造精度及加工效率
仍有不足
3D打印技術雖已在軍民領域得到諸多應用，但在制造精度、加工效率等方面還存在一些問題和不足，限制了其在武器裝備領域的應用步伐。
一是提升制造精度和產品品質。目前，3D打印技術的制造精度和產品品質還不夠高，影響其應用到要求較為苛刻的武器裝備上。例如，3D打印金屬件時需要加熱融化金屬，有些區(qū)域因冷卻率不同導致產品厚度、幾何形狀甚至性能參數(shù)偏離預期設計。而且，3D打印金屬件表面粗糙度相比于傳統(tǒng)方式加工的零件有不小的差距，一般還需要打磨或采用噴丸、電解拋光處理等方式進行后處理。
二是加強大尺寸部件制造能力。3D打印加工過程中，隨著加工件尺寸的增大，產生的內應力呈非線性增加，導致產品出現(xiàn)變形甚至斷裂。而且，3D打印加工一般需在真空環(huán)境下進行，可加工空間越大，所需的3D打印設備的制造難度越大。
三是提高制造加工效率。目前，與成熟的傳統(tǒng)制造技術相比，3D打印技術的加工效率相對較低，單位時間內加工的材料量還不適應大規(guī)模武器裝備生產的需要。
發(fā)展
世界主要國家制造業(yè)
轉型升級的戰(zhàn)略舉措
制造技術是決定國防工業(yè)和武器裝備發(fā)展水平的重要基礎性技術。3D打印技術作為當前制造技術領域的一個重要發(fā)展方向，正在步入快速推廣應用階段。
美國將3D打印技術作為發(fā)展國家制造業(yè)的首要戰(zhàn)略任務給予大力支持。美國2012年2月發(fā)布的《國家先進制造戰(zhàn)略規(guī)劃》，強調了先進制造業(yè)對國民經濟和國家安全的重要性，明確要重振先進制造業(yè)的世界領導地位。2012年，美國成立國家3D打印創(chuàng)新聯(lián)盟，包括洛克希德·馬丁公司在內的85家企業(yè)、麻省理工學院和賓州大學等13所大學、9所學院和18個非營利機構共同參與，形成了國家級實驗室、工業(yè)部門、企業(yè)和大學協(xié)同創(chuàng)新的發(fā)展模式。
歐洲2013年啟動了一項面向航空、航天、核聚變等高端行業(yè)應用的3D打印金屬件研究計劃，共有英國、德國、法國和意大利等國28家企業(yè)、大學和科研機構參與。
英國2013年擬制了加快3D打印技術發(fā)展的初步計劃。日本政府2013年6月出臺的經濟發(fā)展戰(zhàn)略將3D打印技術列為發(fā)展重點。
(責任編輯：admin)
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