3D打印助力先進(jìn)武器開發(fā)

近年來，3D打印（AM）為制造業(yè)帶來巨大變革，連各國軍隊(duì)都紛紛將該技術(shù)應(yīng)用到軍備制造和維修領(lǐng)域。與傳統(tǒng)制造相比，3D打印具有小批量制造成本低、速度快，復(fù)雜制造能力好，材料利用率高，適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于武器裝備發(fā)展時(shí)能夠顯著縮短武器裝備研制時(shí)間，減少研制費(fèi)用，提高武器裝備性能，降低武器裝備成本，提高維修保障時(shí)效性與精度。在世界各國的廣泛關(guān)注與大力推進(jìn)下，近年來3D打印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用不斷取得突破，顯示了良好的軍事應(yīng)用前景，將對(duì)武器裝備的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

導(dǎo)彈部件是“打印”的
飛機(jī)、導(dǎo)彈的零件往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀特殊，用傳統(tǒng)工藝制造又難又貴，3D打印正好能解決難題�！氨M管還不能‘打印’一枚完整的導(dǎo)彈，但推進(jìn)系統(tǒng)等諸多關(guān)鍵零件已能用3D打印機(jī)弄出來，讓研發(fā)生產(chǎn)更快更高效，”《簡氏國際防務(wù)評(píng)論》稱，“3D打印的優(yōu)勢是能造出幾乎任何形狀的物體，小批量、多品種、柔性化和定制化是其最適宜的場景，目前美國雷錫恩、洛·馬等軍火商都在武器設(shè)計(jì)生產(chǎn)中使用3D打印�！�

雷錫恩公司旗下約80%的導(dǎo)彈部件通過3D打印獲取，包括火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、制導(dǎo)系統(tǒng)、印刷電路等。美國空軍第91導(dǎo)彈維修中隊(duì)也在用3D打印制造特種工具，用于維修“民兵-3”洲際導(dǎo)彈。

制造高超音速武器
與傳統(tǒng)制造手法相比，3D打印可在極短時(shí)間內(nèi)“打印”出供測試用的樣品。雷錫恩公司導(dǎo)彈系統(tǒng)分部副總裁阿倫·考徹爾稱，使用特殊的3D噴印技術(shù)，可在一天內(nèi)造出所需導(dǎo)彈模型，而用傳統(tǒng)技術(shù)則需要約400小時(shí)。洛·馬公司聲稱，用3D打印為“三叉戟-IID5”潛地導(dǎo)彈制造部件，能比傳統(tǒng)方法節(jié)省一半時(shí)間。

美國3D打印機(jī)器人加工導(dǎo)彈導(dǎo)引頭

3D打印精度高、可控性強(qiáng)，應(yīng)用在研制領(lǐng)域能大幅減少人工差錯(cuò)的出現(xiàn)幾率，從而節(jié)約成本。該技術(shù)還能保證企業(yè)對(duì)所需配件做到“隨用隨打”，減少大批量存儲(chǔ)和運(yùn)輸費(fèi)用。據(jù)稱，美國公司用傳統(tǒng)工藝為愛國者PAC-3地空導(dǎo)彈制造齒輪組件的成本約2至4萬美元，轉(zhuǎn)用3D打印后，降到驚人的1250美元。

更重要的是，3D打印還是研制高超音速武器的重要技術(shù)。因?yàn)橐晕羼R赫以上的速度在大氣層中飛行，高超音速武器對(duì)材料要求苛刻，傳統(tǒng)制造技術(shù)在切割、彎曲、塑形等方面很難達(dá)標(biāo)�！爸挥薪柚�3D打印，才有可能完成某些極端困難的制造任務(wù)�！�

實(shí)戰(zhàn)使用已不遙遠(yuǎn)
3D打印能根據(jù)需要調(diào)整所“打印”部件的形狀，或制造特形零件�！斑@是各國軍方在野戰(zhàn)條件下維修破損裝備的追求，”考徹爾稱，“構(gòu)建以3D打印為核心的野戰(zhàn)維修基地，成了各國爭奪的技術(shù)制高點(diǎn)�！�

美國陸軍已推出三個(gè)試驗(yàn)性“遠(yuǎn)征實(shí)驗(yàn)室”，內(nèi)含3D打印機(jī)、數(shù)控機(jī)床等設(shè)備，可在野戰(zhàn)環(huán)境下快速制造裝備維修所需的復(fù)雜配件。其中兩個(gè)分別于2012年和2013年部署到阿富汗南部，第三個(gè)留在美國國內(nèi)。美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)也有類似設(shè)備，他們在集裝箱基礎(chǔ)上制造出“移動(dòng)式遠(yuǎn)征制造試驗(yàn)機(jī)床”（EXMAN），2016年12月在“鋼鐵騎士”演習(xí)中首次使用，可在8天內(nèi)制造出32種急需配件，包括M242“大毒蛇”機(jī)關(guān)炮的消焰器，“如果使用傳統(tǒng)維修手段，類似消焰器這樣的部件將從遙遠(yuǎn)的美國本土運(yùn)至戰(zhàn)場，時(shí)間成本是不可忍受的”。

尚不能獨(dú)挑大梁
當(dāng)然，3D打印也存在局限性，無法徹底顛覆傳統(tǒng)制造業(yè)。例如在大批量生產(chǎn)塑料零件方面，采用傳統(tǒng)塑模制造方法依然有成本低、速度快的優(yōu)勢。在金屬零件加工方面，3D打印的精度和表面質(zhì)量還不能與傳統(tǒng)機(jī)械加工媲美。

“在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，3D打印仍是對(duì)傳統(tǒng)制造方法的有效補(bǔ)充，”美國《防務(wù)新聞》稱，美國在制造F-35戰(zhàn)斗機(jī)時(shí)采用部分通過3D打印制造的鈦合金承力結(jié)構(gòu)件，但大部分鈦合金結(jié)構(gòu)件依然通過傳統(tǒng)鍛造工藝制造。事實(shí)上，要想最大限度發(fā)揮3D打印的潛能，還需與其他技術(shù)相結(jié)合。歐洲防務(wù)局（EDA）就發(fā)現(xiàn)一種讓彈頭小型化、輕型化的途徑，即在彈頭內(nèi)嵌入氣泡，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，與普通彈頭相比，同等重量和尺寸的“蜂巢式”彈頭爆炸所發(fā)出的能量更大，但這種“蜂巢式”設(shè)計(jì)必須與3D打印相結(jié)合，因?yàn)槠胀üに嚭图夹g(shù)無法完成氣泡嵌入工作。

來源：新民晚報(bào)