3D打印技術(shù)在軍用工程裝備維修的探索

姚耀 劉蓓 劉歡歡

摘要：3D打印技術(shù)對戰(zhàn)時工程裝備維修具有重要意義，3D打印機可以快速制造修復戰(zhàn)時工程裝備，大大提高作戰(zhàn)能力。本文在闡述3D打印技術(shù)的概念及特點的基礎上，對3D打印技術(shù)在戰(zhàn)時工程裝備保障或維修領域的應用優(yōu)勢、應用場景以及未來發(fā)展趨勢進行了分析。

關鍵詞：3D打印技術(shù);工程裝備;保障維修

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2020.25.071

0引言

工程裝備是工程兵部隊遂行戰(zhàn)斗工程保障任務開路先鋒。但是戰(zhàn)場瞬息萬變，工程裝備防護能力有限，在戰(zhàn)場上極易受到敵方打擊，而工程裝備又是戰(zhàn)場進程保障重要力量，因此工程裝備是否完好，極大的影響戰(zhàn)爭進程。目前部分國家的軍用工程裝備的制造與維修基本還是遵循傳統(tǒng)的工藝模式和理念，目前存在：部分工程裝備維修性能低下;工程裝備維修技術(shù)手段落后;工程裝備維修力量薄弱;工程裝備維修管理不足等問題。

13D打印技術(shù)的概念及特點

利用三維模型而將各種粉末、零散材料逐層疊加打印而形成任何形式的固態(tài)體，這種技術(shù)被稱為3D打印技術(shù)，由于3D打印利用了數(shù)據(jù)建模以及參數(shù)設置的技術(shù)方法，從而可以有效控制打印精度，非常適應精細化要求高的產(chǎn)品，產(chǎn)品制造不需要模具，可以從設計到零件的直接轉(zhuǎn)換，適用于武器和設備的設計，復雜和昂貴的零件制造，維護并廣泛用于軍事裝備領域的技術(shù)創(chuàng)新。軍事裝備可以利用3D打印技術(shù)優(yōu)化復雜部件的結(jié)構(gòu)，從而減輕重量，延長使用壽命。其特點符合軍事工業(yè)發(fā)展的需求。

23D打印技術(shù)在戰(zhàn)時工程裝備維修領域的應用優(yōu)勢

2.1快速制造戰(zhàn)時工程裝備

通常情況下，戰(zhàn)時需要攜帶大量的工程裝備以及零配件，而且在裝備受損時，也難于快速補充，而3D打印技術(shù)的支撐下，作戰(zhàn)部隊無需大量運輸工程裝備到戰(zhàn)場，只需電腦和3D打印機即可快速打印出所需要的工程裝備，損壞零件也能得到快速修復，從而提高部隊的戰(zhàn)斗力。

2.2隨時補給精細輕盈的工程裝備零配件

長期以來，工程裝備重量大、體積大，而且維修所需的零配件種類多、保管難，不利于部隊機動作戰(zhàn)，也給裝備運輸帶來很大的困難，而3D打印技術(shù)則可以有效解決這一難題，其打印出來的零配件具有精細輕盈、抗壓力強等特點，既降低了零配件的重量，又增強了零配件地韌度。

2.3降低工程裝備的生產(chǎn)成本，節(jié)省國防開支

與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，3D打印技術(shù)省去了復雜的生產(chǎn)流程、材料消耗、鑄造、液壓等成本以及生產(chǎn)設備的報損等費用，由于它采用“增材制造”模式，也就是說，只要按照計算機建立模型，設定參數(shù)，然后利用各種廉價的輕型粉末就可以生產(chǎn)出各種工程裝備及零配件，從而大大降低工程裝備的制造費用。

33D打印技術(shù)在各軍種裝備維修領域的應用場景

3.1空軍裝備領域的應用

目前，3D打印應用最廣泛的領域在于空軍裝備領域，已成功實現(xiàn)多種場景的應用。由于鈦合金具有抗壓性能高的特優(yōu)勢，很多國家都將這種材料作為3D打印材料，因此飛機不但更加輕盈，而具可以快速批量生產(chǎn)。美軍F22戰(zhàn)機的制造就大量采用了3D打印技術(shù)，特別是重要配件，全部是3D打印生產(chǎn)出來，而采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的飛機配件更具有強度高、剛度硬的特征。3D打印技術(shù)的特性非常適合于大型裝備如工程裝備的制造。

3.2海軍裝備領域的應用

目前，美國海軍在工程裝備領域的3D打印技術(shù)領先全球，很多美國海軍軍艦上都安裝了3D打印機，比如美國杜魯門號航母都成功實現(xiàn)了工程裝備的現(xiàn)場打印，不僅如此，為提升艦艇的監(jiān)視、偵察、攻擊能力，美國海軍3D打印無人機的應用也在穩(wěn)定推進，在戰(zhàn)爭狀態(tài)或日常維修，只要在艦艇上攜帶電子元器件，艦艇上的操作人員就可以根據(jù)需要快速制造各種裝備，進一步提升艦艇工程裝備的維修效率，提高海軍裝備的保障能力。

3.3陸軍裝備維修領域中的應用

3D打印技術(shù)在裝備維修領域中的應用，將大大提高了裝備保障效率。與傳統(tǒng)的裝備維修模式相比，3D打印技術(shù)背景下的裝備維修所需零配件無需工廠制造，不需供應商長途運輸?shù)綉?zhàn)爭現(xiàn)場，只需要裝備維修人員將各種絲材、粉材現(xiàn)場打印，即可保障裝備維修的需要，提高軍事保障能力，在戰(zhàn)時可以快速恢復裝備的使用功能。在一次實際的軍事演練中，某工兵團在演習中突發(fā)情況，一塊石頭卷入挖掘機的風扇，打壞了水箱，情況緊急，此時修理連官兵使用3D打印機根據(jù)輸入的三維模型數(shù)據(jù)快速制作出方形的塞子，堵住水箱漏洞。挖掘機重新投入使用，確保了演習的正常進行。據(jù)了解，本次實際軍事演練，3D打印已投入使用6次，極大提高了現(xiàn)場搶修效率。從3D打印技術(shù)的未來發(fā)展趨勢來看，其智能化水平將會得到進一步的提升，在戰(zhàn)時工程裝備的維修中，不僅可以快速化、精準化修復損壞的裝備或零配件，而且將實現(xiàn)工程裝備的智能自修復功能。

4結(jié)束語

3D打印技術(shù)在戰(zhàn)時工程裝備保障或維修中具有快速制造戰(zhàn)時工程裝備、隨時補給精細輕盈的工程裝備零配件、降低工程裝備的生產(chǎn)成本，節(jié)省國防開支的優(yōu)勢。目前，已在裝備維修領域逐步得到應用，從未來發(fā)展趨勢來看，3D打印技術(shù)在工程裝備保障或維修和實現(xiàn)工程裝備的智能自修復功能中得到更廣泛的應用。

參考文獻

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