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    3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用與展望

    2020-07-18 16:07:39王添幸張立平黃浩
    鋒繪 2020年4期
    關(guān)鍵詞:后勤保障戰(zhàn)場(chǎng)器材

    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(chǎng)醫(yī)療救護(hù)等軍事領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),并對(duì)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(huì)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(shì),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(jì)算機(jī)內(nèi)掃描存儲(chǔ)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?;I備周期長(zhǎng),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(gè)人,一臺(tái)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(chǎng)地適應(yīng)性。

    三是設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)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(shí)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(shí),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(shì)凸顯。在部隊(duì)拉動(dòng)、演習(xí)、作戰(zhàn)中,裝備種類型號(hào)多,動(dòng)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(dòng)。戰(zhàn)時(shí)武器裝備損毀多種多樣,裝備搶修的時(shí)效性要求高,難以滿足戰(zhàn)時(shí)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(chǔ)”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(shí)裝備器材及維修工具的快速制造。遇有裝備受損時(shí)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(chǎng)醫(yī)療救護(hù)方面潛力巨大。3D打印技術(shù)應(yīng)用會(huì)使戰(zhàn)場(chǎng)保障方式發(fā)生重大變化。后勤保障通常位于后方,戰(zhàn)時(shí)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(chǎng)醫(yī)療救護(hù)時(shí),在戰(zhàn)場(chǎng)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(chǎng)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(jì),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(duì)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(tái),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(shí)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(tái),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(dòng)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(zhēng)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(chǎng)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。

    參考文獻(xiàn)

    [1]羅軍.中國3D打印的未來[M].北京:東方出版社,2014.

    [2]宋立波,郭亞東.3D打印技術(shù)在未來戰(zhàn)場(chǎng)保障中的應(yīng)用及影響[J].外國軍事學(xué)術(shù),2013,(6).

    [3]吳雙江,高崇陽,劉榮明.3D打印技術(shù)在外軍后勤保障中的應(yīng)用于發(fā)展[J].外軍瞭望,2017,(2).

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