試述3D打印技術(shù)在我軍聯(lián)合國維和行動裝備維修保障中的運用

阮擁軍 王利洪

內(nèi)容提要：3D打印技術(shù)具有生產(chǎn)周期短、適應(yīng)范圍廣，產(chǎn)品類型多、結(jié)構(gòu)質(zhì)量好，設(shè)備操作簡單、攜帶方便等優(yōu)勢，近年來在各領(lǐng)域的應(yīng)用取得重大進展。我軍在參與聯(lián)合國維和行動中的裝備維修保障，面臨任務(wù)遠(yuǎn)離本土、裝備故障頻發(fā)、裝備種類龐雜等現(xiàn)實難題。將3D打印技術(shù)運用到我軍聯(lián)合國維和行動裝備維修保障中，可增加裝備維修保障的時效性，提高裝備器材保障的精確性，并解決裝備維修力量不足的問題。

近年來，3D打印技術(shù)日益受到各國的關(guān)注和重視，研發(fā)力度不斷加大，關(guān)鍵技術(shù)不斷突破，產(chǎn)品性能不斷提升，在各領(lǐng)域的應(yīng)用取得重大進展。在裝備維修保障方面，尤其是對于我軍參與聯(lián)合國維和行動中的裝備維修保障，3D打印技術(shù)可用于快速生產(chǎn)維修備件和工具，具有不可替代的優(yōu)勢作用。

一、3D打印技術(shù)在裝備維修中的運用現(xiàn)狀

目前，3D打印技術(shù)已被成功應(yīng)用到軍事、核電、航空、汽車、生物工程、文物修復(fù)等眾多領(lǐng)域。在武器裝備維修領(lǐng)域，3D打印技術(shù)也得到廣泛運用，發(fā)展前景良好。

（一）美國3D打印技術(shù)運用現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)最早由美國麻省理工學(xué)院發(fā)明，美國對該技術(shù)的研究運用上也走在世界前列。目前，美國已將激光近凈成形技術(shù)①近凈成形技術(shù)，指零件成形后，僅需少量加工或不再加工，就可用于機械構(gòu)件的成形技術(shù)。該技術(shù)是建立在新材料、新能源、機電一體化、精密模具技術(shù)、計算機技術(shù)、模擬技術(shù)等多學(xué)科成果基礎(chǔ)上，使粗糙成形變?yōu)楦咝А⒏呔取⑤p量化的成形技術(shù)。——編者注成功應(yīng)用于艦艇燃?xì)廨啓C、反潛直升機發(fā)動機葉輪沙粒侵蝕的快速維修。美國海軍提出，要利用增材制造技術(shù)，在航空母艦平臺上按需制造無人機和彈藥殼體等結(jié)構(gòu)件，并首次把一臺3D打印機安置在艦艇上，以便船員們在船上制造各種“小玩意兒”，包括一次性醫(yī)療用品、油箱蓋等。此外，美國海軍在“巴丹”號兩棲攻擊艦上，采用3D打印技術(shù)，成功修復(fù)了一架AV-8B戰(zhàn)機上的前起落架。在阿富汗戰(zhàn)場上，美軍曾部署了三套3D打印設(shè)備，每套3D打印設(shè)備采用國際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱包裝，通過空運或公路運輸方式直接投送到前方戰(zhàn)場，只需要2名操作人員就能完成單兵防護裝備和武器零部件的現(xiàn)場生產(chǎn)①參見宋立波、郭亞東：《3D打印技術(shù)在未來戰(zhàn)場保障中的應(yīng)用及影響》，載《外國軍事學(xué)術(shù)》，2013（6），74～76頁。。

（二）我國3D打印技術(shù)運用現(xiàn)狀

我國對于3D打印技術(shù)的研究運用起步比其他國家要晚。近來，國內(nèi)大批科研機構(gòu)、工業(yè)部門積極投身研發(fā)隊伍，有力推動了國內(nèi)3D打印技術(shù)的發(fā)展，收獲了豐碩的研究運用成果。比如，北京航空航天大學(xué)“飛機鈦合金大型復(fù)雜構(gòu)件激光成形技術(shù)”，獲得了2013年國家技術(shù)發(fā)明一等獎。在“補給行動—2015”軍需物資油料保障演練中，西部戰(zhàn)區(qū)某部用集成在戰(zhàn)場搶修車中的3D打印設(shè)備應(yīng)急打印出加油車聯(lián)軸器，提高了搶修效率②參見歐陽治民：《3D打印提升裝備野戰(zhàn)搶修效率》，載《解放軍報》，2015-08-12。。據(jù)中國新聞網(wǎng)報道，中國海軍112艦赴亞丁灣執(zhí)行護航任務(wù)時，戰(zhàn)艦柴油機上一根重達25千克的軸承斷裂，導(dǎo)致主機無法啟動，維修人員利用艦船上的3D打印方艙造出一個與原件相似的軸承，經(jīng)過7個小時的調(diào)試，發(fā)動機重新啟動，化解了戰(zhàn)艦險情。

二、我軍參與聯(lián)合國維和行動裝備維修保障面臨的問題

中國軍隊積極履行大國責(zé)任義務(wù)，先后參加24項聯(lián)合國維和行動。目前，中國是聯(lián)合國安理會5個常任理事國中派遣維和軍事人員最多的國家，也是聯(lián)合國維和行動的第二大出資國。隨著我國綜合實力的不斷提升、海外利益的不斷拓展，我軍參加國際維和行動的規(guī)模將越來越大，力量越來越多元，裝備越來越多樣，對裝備維修保障的要求也將越來越高。但是，執(zhí)行維和行動維修保障面臨的問題也越來越突出。

（一）任務(wù)遠(yuǎn)離本土，保障資源少

根據(jù)聯(lián)合國維和行動《諒解備忘錄》，我軍參加維和行動部（分）隊所使用的出兵國自有裝備，由我國自行保障。通常，維修保障器材從國內(nèi)一次性帶至維和任務(wù)區(qū)，難免會出現(xiàn)零部件數(shù)量、型號估計不足、準(zhǔn)備不充分等情況。而我軍參與的聯(lián)合國維和行動區(qū)大多距離我國本土很遠(yuǎn)，維和部隊所消耗的裝備維修器材尤其是零星物資，如果從國內(nèi)實施保障，若采用海運方式，則受船期等多種因素影響，周期較長，時效性差，備受制約；若采用空運方式，費用較高，手續(xù)繁雜，效費比低。且維和行動區(qū)經(jīng)濟大多落后，社會保障資源少，維和部隊所消耗的裝備維修器材基本上無法從當(dāng)?shù)刂苯踊I措。這就導(dǎo)致我軍維和行動中的器材保障十分困難，造成部分裝備由于缺乏維修器材而無法及時修復(fù)。比如，2014年，某維和工兵營由于缺少某型指揮車剎車片，導(dǎo)致該營兩輛該型指揮車有近四個月的時間“趴窩”。

（二）裝備故障頻發(fā)，保障任務(wù)重

維和部隊所在任務(wù)區(qū)多為沖突頻發(fā)地區(qū)，任務(wù)重、需求急，裝備動用多、使用強度大，經(jīng)常會出現(xiàn)零部件損壞或使用壽命縮短等問題。任務(wù)區(qū)氣候特點與國內(nèi)相差較大，而我維和行動部（分）隊所用裝備大多是根據(jù)國內(nèi)氣候環(huán)境設(shè)計，裝備適應(yīng)性不強，導(dǎo)致故障率高。任務(wù)區(qū)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境惡劣，裝備保管場所差，裝備損壞的概率比國內(nèi)高出數(shù)倍，致使裝備維修任務(wù)繁重。

（三）裝備種類龐雜，保障要求高

我軍參加聯(lián)合國維和行動，通常以營、連為單位，無論是直升機分隊、工兵分隊、醫(yī)療分隊還是作戰(zhàn)分隊，與國內(nèi)同級別的分隊相比，裝備的數(shù)量要多得多，類別、型號也更復(fù)雜。2014年7月，我軍首次派遣到南蘇丹執(zhí)行維和任務(wù)的步兵營，就攜帶了無人機、步戰(zhàn)車、裝甲運兵車、反坦克火箭、迫擊炮、輕重機槍等各式武器裝備，各型車輛總計185輛。所有裝備中，除通信設(shè)備、指揮車輛和輕武器等裝備型號較為統(tǒng)一外，其余裝備型號各不相同。而且不同任務(wù)區(qū)擔(dān)負(fù)同類維和任務(wù)的分隊，由于參與維和行動時間不同，所配備裝備的型號和種類也有差異，需要的維修備件更是五花八門。即使是同一支維和分隊，也會因裝備的更新?lián)Q代，導(dǎo)致新老裝備并存。而且，受維和部（分）隊編制限制，負(fù)責(zé)維修保障的專業(yè)人員有限，通常一個營僅編一個修理排，平均每人至少負(fù)責(zé)十余臺大型裝備的維修保障，對保障人員的能力素質(zhì)要求高。

另外，聯(lián)合國對維和裝備的完好率有明確要求。聯(lián)合國裝備管理部門采取例行核查和隨機抽查的方式，對各維和行動部隊的裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能進行全面核查。核查結(jié)果不僅直接決定出兵國能否獲得足額的經(jīng)濟補償，而且影響到聯(lián)合國對維和部隊執(zhí)行能力的評估，關(guān)系到國家和軍隊的聲譽。這就要求我維和部（分）隊隨時搞好裝備的維護保養(yǎng)，以備高標(biāo)準(zhǔn)迎接聯(lián)合國裝備核查。

三、我軍維和行動裝備維修保障中運用3D打印技術(shù)的可行性

3D打印技術(shù)，以計算機三維設(shè)計模型為藍本，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、電子束等方式，將金屬粉末塑料、細(xì)胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結(jié)，疊加成型，制造出實體產(chǎn)品。該技術(shù)具有生產(chǎn)周期短、適應(yīng)范圍廣，產(chǎn)品類型多、結(jié)構(gòu)質(zhì)量好，設(shè)備操作簡單、攜帶方便等優(yōu)勢，運用在我軍參與聯(lián)合國維和行動任務(wù)的裝備維修保障中，將發(fā)揮極大效能。

（一）可增加裝備維修保障的時效性

排除客觀條件的限制，3D打印技術(shù)可根據(jù)物品的三維圖形數(shù)據(jù)快速打印出所需的物品。這一性能，將為維和行動裝備維修保障提供極大便利。尤其是在任務(wù)區(qū)經(jīng)濟條件差、備件就地準(zhǔn)備難、遠(yuǎn)離國內(nèi)本土支援保障等實際情況下，3D打印技術(shù)的優(yōu)勢更加明顯。3D打印技術(shù)的現(xiàn)場加工、快速成型，大大縮短了準(zhǔn)備備件的時間，降低了備件管理的難度和成本，縮短了裝備維修的時間，從而提高了裝備利用率，增加了保障的時效性。

（二）可提高裝備器材保障的精確性

隨著我參與聯(lián)合國維和行動任務(wù)的多樣化，對我維和部（分）隊在攜帶零部件上的要求也越來越高，對裝備維修器材準(zhǔn)備的精確性要求也越來越高。而多數(shù)裝備維修器材的準(zhǔn)備需求主要依靠經(jīng)驗，部分裝備在以往的維和行動中使用頻率小、數(shù)據(jù)信息少——多了，導(dǎo)致器材積壓、造成浪費；少了，無法滿足任務(wù)需求。因此，很難做到精細(xì)精準(zhǔn)。采用3D打印技術(shù)，只要在準(zhǔn)備階段選好打印設(shè)備、備足打印材料、配齊數(shù)字三維圖形數(shù)據(jù)，任務(wù)中裝備所需的維修零部件，大都可以在任務(wù)區(qū)現(xiàn)場生產(chǎn)完成，無須采購大量備件存放在倉庫，從而避免備件庫存過量或不足的問題。

（三）可解決裝備維修力量不足的問題

通過3D打印技術(shù)打印出的零部件和產(chǎn)品，比機器制造出的產(chǎn)品更加精細(xì)輕盈、韌度更強、抗壓力更佳，更能滿足高強度任務(wù)的需要①參見喻虎、張革穩(wěn)：《充分發(fā)揮3D打印技術(shù)在聯(lián)合作戰(zhàn)中的裝備保障能力》，載《軍事文摘》，2018（2），57～59頁。。其作為增材制造技術(shù)，可以實現(xiàn)無焊接、鉚接等組裝工藝，減少螺栓連接件②參見姜舟、任斌斌：《3D打印技術(shù)在航空維修中的應(yīng)用研究》，載《中國設(shè)備工程》，2017，9（下），42～43頁。。3D打印技術(shù)的這些性能，可降低裝備維修難度，減輕維修工作量，有效解決維修力量少、保障任務(wù)重、對維修人員技能要求高等矛盾。