15個(gè)3D打印國(guó)防軍事應(yīng)用案例

南極熊導(dǎo)讀，毫無疑問，3D打印技術(shù)在國(guó)防軍工領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用，包括海事、航空航天和陸軍裝備。隨著該技術(shù)發(fā)展，也越來越多地被國(guó)防領(lǐng)域重視。事實(shí)上，預(yù)計(jì)到2027年，軍用3D打印行業(yè)的價(jià)值將達(dá)到17億美元（約114億人民幣） �？紤]全球關(guān)于軍工裝備都在研發(fā)輕量化，更快的制作速度和更低的成本為核心方向。南極熊根據(jù)國(guó)外現(xiàn)有的應(yīng)用和預(yù)研項(xiàng)目進(jìn)行盤點(diǎn)。以下為具體介紹，排名不分先后。

△美國(guó)研發(fā)現(xiàn)階段最大3D打印機(jī)計(jì)劃

最大的金屬3D打印機(jī)
美國(guó)軍方對(duì)3D打印技術(shù)的好處深信不疑，去年，他們甚至宣布將建造世界上最大的金屬3D打印機(jī)。美國(guó)DEVCOM陸軍地面車輛系統(tǒng)中心，通過聯(lián)合ASTRO、英格索爾機(jī)床公司、西門子和巖島兵工廠、MELD公司的幫助下，合力建造這臺(tái)打印機(jī)。
就在2022年7月29日，南極熊了解到，英格索蘭在它的新工廠揭幕儀式中，展示了為美國(guó)陸軍制造的兩臺(tái)增材制造機(jī)器中，較大的一臺(tái)被稱為MasterPrint Metal。它使用的摩擦攪拌焊接金屬沉積系統(tǒng)，是由Meld Manufacturing公司開發(fā)的。

完成后的打印機(jī)，將作為無接頭車體項(xiàng)目的一部分，它的最終任務(wù)是為作戰(zhàn)車輛打印單片（一體）車體。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)需要14個(gè)月的時(shí)間，最終該打印機(jī)將能夠按需打印印30 x 20 x 12英尺的金屬部件（約9X6X3.6米）。雖然我們最近沒有這方面的詳細(xì)信息，但南極熊會(huì)持續(xù)關(guān)注該項(xiàng)目的發(fā)展。

△3D打印的跑道計(jì)劃

3D打印的跑道
軍事和國(guó)防領(lǐng)域的另一個(gè)應(yīng)用來自ITAMCO（印第安納技術(shù)和制造公司），該公司利用增材制造技術(shù)開發(fā)了一種用于軍事遠(yuǎn)征機(jī)場(chǎng)的跑道。這些跑道墊是遠(yuǎn)征機(jī)場(chǎng)（EAF）的一個(gè)重要組成部分。它們的功能是在較弱的地面上實(shí)施，使軍用飛機(jī)能夠降落和起飛。在此之前，使用的是由鋁板制成的便攜式跑道，但由于它已經(jīng)過時(shí)，軍隊(duì)需要找到一個(gè)創(chuàng)新的解決方案。德國(guó)EOS公司的M290 3D打印機(jī)，被用來為美國(guó)空軍的軍事裝備創(chuàng)造一個(gè)更輕、更耐用的跑道。

△軍用吊艙

ExOne和它的軍用吊艙
以加速開發(fā)堅(jiān)固耐用的3D打印工廠吊艙為目標(biāo)。具體來說，它涉及國(guó)防后勤局（DLA）價(jià)值160萬美元的合同。ExOne公司的Binderjet技術(shù)被用于軍事用途，因?yàn)樗�的速度、材料的靈活性和易用性能夠最好地滿足軍隊(duì)的關(guān)鍵需求。據(jù)稱，這臺(tái)專門為軍方設(shè)計(jì)的3D打印機(jī)能夠?qū)?0多種金屬、陶瓷和其他粉末材料進(jìn)行粘合劑噴射打印。此外，還有其它功能深受美軍方肯定。

△拆卸方向盤的夾具

美海軍的3D打印工具
該國(guó)海軍部門，也在充分利用3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。它們發(fā)現(xiàn)，利用3D打印提高現(xiàn)役裝備維護(hù)工作效率。具體來說，這涉及到海軍陸戰(zhàn)隊(duì)系統(tǒng)司令部與供應(yīng)營(yíng)和行業(yè)伙伴合作，例如，生產(chǎn)用于拆卸方向盤的3D打印夾具。這是海軍車輛維修中經(jīng)常需要解決的問題！該技術(shù)可以減少了維修時(shí)間和縮減工作流程。

△WE43鎂合金

與南佛羅里達(dá)大學(xué)合作
美國(guó)軍隊(duì)除了經(jīng)常與各大公司合作以外，還廣泛與大學(xué)和高校合作。最近，佛羅里達(dá)大學(xué)的科學(xué)家們成功地3D打印了一種鎂合金，稱為WE43。研究人員轉(zhuǎn)向研發(fā)這種材料并不是巧合。目的，為了減輕現(xiàn)有美國(guó)大兵所攜帶的裝備重量（為了攜帶更多的彈藥和武器），在WE43和粉末激光融合工藝的幫助下，它們可能已經(jīng)找到了解決方案。

△3D打印螺旋槳項(xiàng)目

3D打印船的螺旋槳  
法國(guó)公司Naval Group一直在使用3D打印來滿足各種需求。2021年，得益于增材制造，更具體地說，得益于WAAM（Wire Arc Additive Manufacturing）工藝，Naval Group已經(jīng)3D打印了螺旋槳。該螺旋槳由五個(gè)200公斤的葉片組成，然后被安裝到一艘探雷船上。該項(xiàng)目背后的團(tuán)隊(duì)解釋說，通過使用該技術(shù)，他們大大減少了施工時(shí)間，并最大限度地減少了使用的材料數(shù)量（降低成本）。

△直升機(jī)尾翼

西班牙空軍與3D打印
該技術(shù)在制造的零件中提供了硬度、強(qiáng)度和亮度的特性。由于內(nèi)部纖維增強(qiáng)，已經(jīng)開發(fā)出各種工具和最終零件，能夠承受非常高的應(yīng)力，并且設(shè)計(jì)出可以在嚴(yán)苛環(huán)境中使用的特種部件。

西班牙空軍直升機(jī)車間負(fù)責(zé)人表示，如今，對(duì)于每個(gè)零件的要求，能采用3D打印的，盡量用該技術(shù)，而最后才考慮傳統(tǒng)制作方式。例如，直升機(jī)起落架的泄漏控制測(cè)量工具，或直升機(jī)主旋翼的定制鑰匙等。

△General Lattice的3D打印頭盔

General Lattice為美國(guó)陸軍設(shè)計(jì)的頭盔
該公司是一家三維設(shè)計(jì)軟件公司，通過3D打印和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來改善陸軍戰(zhàn)斗頭盔的抗沖擊性。為了這個(gè)項(xiàng)目，該公司開發(fā)了一套預(yù)測(cè)性建模工具，用于設(shè)計(jì)和生成頭盔的材料。從而可以改善士兵在戰(zhàn)場(chǎng)上的防護(hù)能力，以及提高頭部遭到撞擊后的生存性，3D打印材料將在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證，發(fā)展指揮部士兵中心的性能要求。

△視頻：澳大利亞陸軍利用金屬增材制造，為一輛裝甲車設(shè)計(jì)了十幾個(gè)備件

裝甲車備件
澳大利亞陸軍利用金屬增材制造，特別是SPEE3D開發(fā)的解決方案，為一輛裝甲車設(shè)計(jì)了十幾個(gè)備件。這些零件已經(jīng)過測(cè)試，并通過了野外使用認(rèn)證，提高了澳大利亞陸軍的后勤保障靈活性。

這些打印部件包括，例如，僅用29分鐘3D打印一個(gè)輪罩，總體成本為100澳元（約83元人民幣）。此案例中使用的機(jī)器是WarpSPEE3D，它的打印量為1000 x 700毫米，速度為每分鐘1公斤。通過3D打印技術(shù)，軍隊(duì)能夠減少其裝甲車的停工時(shí)間，從而更好地應(yīng)對(duì)緊急情況。

△美國(guó)海軍一直在投資3D打印技術(shù)，并且是同時(shí)開展

美國(guó)海軍與增材制造
多年來，美國(guó)海軍一直在開展多個(gè)該技術(shù)的研發(fā)項(xiàng)目。其目的是，提高遠(yuǎn)洋執(zhí)行任務(wù)中，設(shè)備維護(hù)的效率，特別是在制造備件時(shí)。這就是為什么海軍研究生院（NPS）投資了施樂公司的ElemX金屬機(jī)器。它用它來設(shè)計(jì)潛艇和艦艇的備件，以及工具。這使海軍可以獲得更短的供應(yīng)鏈，并制造定制部件。

NPS并不是唯一一個(gè)在海事領(lǐng)域推出3D打印項(xiàng)目的公司。事實(shí)上，MatterHackers公司已經(jīng)與美國(guó)海軍簽訂了為期5年的合同，為該國(guó)海軍提供所需要的所有3D設(shè)備，以及培訓(xùn)課程和維護(hù)。該公司幫助海軍部署Ultimaker S5 3D打印機(jī)，來設(shè)計(jì)定制部件和其他應(yīng)用。

△3D打印炸藥，將更安全

未來能量學(xué)項(xiàng)目
來自英國(guó)的未來能量學(xué)項(xiàng)目在研究、炸藥測(cè)試、新型能量學(xué)制造、爆炸建模、化學(xué)合成、熱特性和危險(xiǎn)測(cè)試等領(lǐng)域開展工作。該項(xiàng)目的目標(biāo)是，創(chuàng)造新的高能材料和診斷方法來驗(yàn)證新材料。

3D打印將被用于開發(fā)新的爆炸物配方。這為潛在的用戶提供了許多好處，包括減少儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本以及提高性能。炸藥可以根據(jù)要求精確定制，并以新穎和復(fù)雜的設(shè)計(jì)制造，這在以前是無法想象的。制造過程使用LabRAM共振聲學(xué)混合器，它使用聲能而不是物理葉片來混合材料，使過程更加安全。目前，該3D打印項(xiàng)目目前仍處于測(cè)試階段。

△美國(guó)正在開展無關(guān)節(jié)車體項(xiàng)目

美國(guó)ASTRO公司與3D打印，戰(zhàn)車車體
應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)研究組織，也被稱為ASTRO America，已被美國(guó)陸軍選中參與無關(guān)節(jié)車體項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目得到了美國(guó)國(guó)防部制造創(chuàng)新受益研究所的支持，是利用3D打印技術(shù)開發(fā)和提供戰(zhàn)斗車輛車體的一部分。他們希望減少制造時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)減輕車輛的重量，提高其性能和生存能力。

△位于德克薩斯州巴斯特羅普的Camp Swift訓(xùn)練營(yíng)房

3D建筑公司ICON與營(yíng)房
在這個(gè)特殊的項(xiàng)目中，該公司與德克薩斯州軍事部門、Logan建筑公司和Fort Structures公司合作，創(chuàng)造了北美最大的3D打印營(yíng)房。使用ICON公司的Vulcan建筑系統(tǒng)（這是一個(gè)由平板電腦操作的機(jī)器人打印機(jī)，與水泥基材料一起工作），公司和軍方的合作成功地建造了第一個(gè)供士兵居住的3D打印營(yíng)房。最終的建筑面積約為3800平方英尺，能夠同時(shí)容納72名士兵。

△3D打印船體概念圖

3D打印的潛艇船體
多年來，美國(guó)國(guó)防部已將3D打印技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天，以及地面和海洋。最新消息，它們正在研究該技術(shù)用于深海。在這項(xiàng)新的努力中，橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）與美國(guó)海軍的顛覆性技術(shù)實(shí)驗(yàn)室合作，共同創(chuàng)建一個(gè)3D打印的潛艇船體，這在軍事歷史上是第一次。

通過使用ORNL的FDM大面積增材制造（BAAM）技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)了一個(gè)30英尺長(zhǎng)（約9.1米）的概念船體，有6個(gè)碳纖維復(fù)合材料部分，其生產(chǎn)速度和成本都比使用傳統(tǒng)的制造方法要高。雖然目前仍在測(cè)試中，但有跡象表明，很快會(huì)有更多的3D打印潛艇潛入海洋。

熊友們還知道哪些3D打印在國(guó)防軍工上的應(yīng)用嗎，歡迎下方留言討論。