3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用與展望

王添幸　張立平　黃浩

摘 要：3D打印技術(shù)因其快速、精準(zhǔn)、高效、便捷、材料利用率高的特點(diǎn)，被認(rèn)為是21世紀(jì)具有顛覆意義的軍事科技革命之一。本文從介紹3D打印技術(shù)的原理及特點(diǎn)入手，梳理歸納其在武器研制、裝備保障、后勤保障和戰(zhàn)場醫(yī)療救護(hù)等軍事領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢，并對其未來在軍事領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)行分析展望。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);裝備保障;后勤保障

3D打印技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，技術(shù)日趨成熟，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于社會制造業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、建筑、電子機(jī)器人等領(lǐng)域，正在影響著人類的生產(chǎn)生活。而3D打印技術(shù)也因其快捷、靈活、高效等優(yōu)勢，在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨廣泛。

1 3D打印技術(shù)的原理及特點(diǎn)

3D打印技術(shù)（Three-Dimension Printing），又稱增材制造技術(shù)，它是以物體的數(shù)字化信息為基礎(chǔ)，通過將粉末狀金屬或塑料等可粘合材料層層疊加而制造三維實(shí)體。作為一種新的制造方式，有著以下特點(diǎn)：

一是無需外在模具和機(jī)械加工，材料利用率高。較傳統(tǒng)零部件制造加工不同，3D打印技術(shù)為材料疊加工藝，無需進(jìn)行澆鑄、車、磨、銑、刨等，根據(jù)先前計算機(jī)內(nèi)掃描存儲的部件三維數(shù)據(jù)，就可打印堆積出尺寸精確的零部件。研究表明，采用該技術(shù)可以使材料利用率提高5倍以上，制造成本降低50%。

二是占地空間小，方便靈活。傳統(tǒng)零件生產(chǎn)需要建設(shè)廠房，購置相關(guān)鑄造爐，鍛壓機(jī)、車床等機(jī)具。籌備周期長，占地面積大。利用3D打印技術(shù)，可一改傳統(tǒng)模式，甚至只需一個人，一臺電腦，一部打印機(jī)就可以進(jìn)行零部件的打印制造。相關(guān)設(shè)備易于組裝，方便拆卸，有著較高的靈活性和場地適應(yīng)性。

三是設(shè)計理念超前，零件生產(chǎn)制造快。3D打印技術(shù)徹底擺脫了傳統(tǒng)加工工藝的束縛，省去了毛坯成型、機(jī)械加工、熱處理等諸多工序，制造過程與零件的復(fù)雜程度不再緊密相連，一些傳統(tǒng)工藝根本無法生產(chǎn)的特殊零件制造也成為可能。由于生產(chǎn)流程得到優(yōu)化，零件生產(chǎn)周期大幅縮短。

2 3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

一是在武器裝備研發(fā)制造方面前景廣闊。武器裝備，尤其是高精尖的武器裝備所需要的零部件多是設(shè)計精巧，外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，強(qiáng)度要求高。利用傳統(tǒng)的技術(shù)手段對材料進(jìn)行鑄造、切割、打磨等方式生產(chǎn)武器裝備的零部件，不僅耗時費(fèi)力，且往往達(dá)不到技術(shù)要求。但使用相同數(shù)量的耗材，采用3D打印技術(shù)可將生產(chǎn)效率提升到3倍，在提高了生產(chǎn)效率的同時，大幅度節(jié)約了成本。例如，美國RLM工業(yè)公司就曾利用3D打印技術(shù)制造“愛國者”防空系統(tǒng)的齒輪組件，制造成本從原來的3萬多美元降低到1250美元。

二是在裝備保障方面優(yōu)勢凸顯。在部隊(duì)拉動、演習(xí)、作戰(zhàn)中，裝備種類型號多，動用頻繁，為保障武器裝備的完好率，需伴隨攜帶較多的器材進(jìn)行維修保障，不利于部隊(duì)快速機(jī)動。戰(zhàn)時武器裝備損毀多種多樣，裝備搶修的時效性要求高，難以滿足戰(zhàn)時需要。3D打印的便捷性及材料的可攜行性，改變了物資器材準(zhǔn)備模式，使維修器材由“實(shí)物運(yùn)輸”向“數(shù)據(jù)存儲”轉(zhuǎn)換，能夠有效緩解裝備保障需求多樣和物資器材攜帶不便的困難。3D打印設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)時裝備器材及維修工具的快速制造。遇有裝備受損時可快速打印生產(chǎn)相應(yīng)的零部件，大幅提高維修保障效率。

三是在后勤保障和戰(zhàn)場醫(yī)療救護(hù)方面潛力巨大。3D打印技術(shù)應(yīng)用會使戰(zhàn)場保障方式發(fā)生重大變化。后勤保障通常位于后方，戰(zhàn)時向前輸送作戰(zhàn)物資給養(yǎng)的供應(yīng)鏈很容易遭到破壞。3D打印技術(shù)的成熟與普及，可以一改原先后方保障的模式，實(shí)現(xiàn)后勤保障“前置化”，只要有所需物資的相關(guān)數(shù)據(jù)資料、合適的打印材料以及相應(yīng)的打印設(shè)備，前線官兵可以根據(jù)實(shí)際情況，按需生產(chǎn)物資。在進(jìn)行戰(zhàn)場醫(yī)療救護(hù)時，在戰(zhàn)場上可以利用3D打印技術(shù)根據(jù)士兵的具體傷情制造相應(yīng)的救護(hù)器材或器官。比如可以為骨折的士兵制作夾板，支架，為關(guān)節(jié)受傷的士兵打印關(guān)節(jié)，甚至為截肢的士兵打印假肢等，可以極大提高戰(zhàn)場救治率。

3 3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用的新展望

一是充分重視，加強(qiáng)3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用的理論研究。要搞好頂層設(shè)計，國家層面要高度重視，制定3D打印制造技術(shù)的相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。地方和部隊(duì)院校將3D打印技術(shù)納入相關(guān)學(xué)科體系，增設(shè)相關(guān)課程，加大教學(xué)研究力度，為該技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

二是實(shí)踐探索，掌握關(guān)鍵技術(shù)。材料技術(shù)是制約3D打印技術(shù)的關(guān)鍵因素。針對軍事領(lǐng)域應(yīng)用的特殊性，我們要建立完善材料研發(fā)平臺，以智能材料、納米材料、復(fù)合材料、鈦合金等為重點(diǎn)，研發(fā)生產(chǎn)3D打印材料，培育擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的材料生產(chǎn)技術(shù)，滿足我國軍事領(lǐng)域所需的各類3D打印材料。要做到統(tǒng)籌兼顧，建設(shè)3D建模研發(fā)平臺，研發(fā)3D模型獲取、3D建模技術(shù)與工程仿真、3D打印過程控制等關(guān)鍵技術(shù)，推動3D打印數(shù)字化建模系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新應(yīng)用，搶占未來信息化戰(zhàn)爭中3D打印技術(shù)的制高點(diǎn)。

三是軍民融合，形成體系，提高3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用水平。深化軍民融合路子，建立常態(tài)化交流合作機(jī)制和產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，做到資源共享，互惠互利，以航空航天制造、武器裝備研發(fā)，戰(zhàn)場裝備搶修等任務(wù)為牽引，在使用中促進(jìn)技術(shù)成熟，在技術(shù)發(fā)展中提升應(yīng)用效果，全面提升3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用水平。

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