增材制造在高原寒區裝備維修保障中的應用研究

張成龍

摘要：本文通過系統梳理近幾年增材制造在國內外裝備維修保障領域的應用情況，指出在裝備維修保障中應用增材制造技術具有精確修復、保障高效、制造快速等技術優勢，提出了增材制造在高原寒區裝備維修保障中的應用對策，對于解決兩高地區裝備維修保障任務重。零部件供應難度大等問題提出理論研究。

關鍵詞：增材制造；高原高寒地區；裝備維修

增材制造（Additive Manufacturing），是一種以數字模型又件為基礎，運用粉末狀金屬或者塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術，被譽為“第三次工業革命的重要標志”。世界各國對于增材制造技術十分重視，將其在廣泛應用于船舶制造、航空航天、裝備維修、武器研發等多個領域，在縮短武器研制周期、提高材料利用率、強化戰場保障能力等方面發揮出巨大作用。

一、增材制造在裝備維修保障領域應用現狀

增材制造技術的突出特點在裝備維修領域具有巨大潛力，世界軍事強國都加緊推進其在裝備維修保障的實踐與應用，我國也在不斷探索增材制造技術在裝備維修的應用推廣，并已經取得了良好效果。

（一）外軍應用情況

外軍在應用增材制造技術保障本國武器裝備方面做了多種實驗和嘗試。2014年美軍一架AV-8B “鷂”式飛機在美海軍兩棲攻擊艦上進行硬著陸時損壞了鼻錐處的一個結構框架，維修小組使用增材制造技術將受損部件及時修復，保證戰機快速修復并恢復工作。韓國InssTek公司使用增材制造技術為韓國空軍成功完成了F-15K戰斗機鐵合金發動機護罩和鉆合金空氣密封件的修復工作，該方法制造的零件加工時間短，完全滿足安全性、可靠性等使用要求2016年，以色列空軍維修單位（AMU）利用增材制造技術，制造強度相當于鋁的塑料聚合物零部件修復老舊的F-15戰斗機，使翻新后的飛機恢復戰斗力。

（二）我軍應用情況

隨著我國增材制造產業不斷發展成熟，利用增材制造技術成功解決了我國多種新型武器裝備研發和制造過程中遇到的問題和困難，對我國裝備發展起到了關鍵性的助推作用。在“第二屆軍民融合高科技成果展”中，由西安交通大學牽頭，聯合華中科技大學和空軍裝備部武漢汽車修理廠共同研制的“戰場環境增材制造維修保障系統”參加展覽，該系統集多種功能于一體，具有技術集成高、系統機動性強、適用范圍廣等特點，能夠極大解決我軍實戰化條件下裝備維修諸多問題，有望成為我軍下一代戰場快速應急搶修保障裝備。

二、增材制造在裝備維修保障領域的應用優勢

增材制造技術具有高效、便攜、節約、精準等特點，對于解決傳統裝備維修保障遇到的困難和問題有先天優勢。

（一）解決保障過量和保障不足問題

隨著科學技術的進步和發展，信息化武器裝備的結構日趨復雜，對于裝備損壞的情況很難預測，維修所需的配件種類、數量更是難以估計，經常出現維修用不上的零部件有較大富余，需要用的卻不夠用的情況。利用增材制造技術能夠準確、及時地將所需的配件打印出來，有助于解決裝備配件倉庫管理問題，減少不必要的資源浪費。

（二）快速制造復雜結構配件

增材制造是層層打印，積累疊加制造出產品，因此，對結構復雜，傳統工藝制造難度大的配件具有先天優勢，并往制造通過計算機直接控制，對于復雜配件的生產速度比傳統制造速度更快在未來信息化戰場上，技術保障人員可以隨時使用攜帶的增材打印機，快速打印出所需部件進行裝配，即便是復雜結構的零部件也能夠短時間內造出，縮短武器裝備應急搶修時間，及時讓受損裝備重新投入戰場。

（三）緩解維修配件與工具的供應壓力

武器裝備維修需要較多的零部件，對于軍中特有裝備維修還需要用專業的維修設備和維修工具，但是由于供應環節中各種因素影響，所需的修理配件、設備、工具有時很難按時補充到任務部隊，導致在具體組織、實施裝備保障上增加難度，這在一定程度下影響和制約了武器裝備維修保障能力的提高。采用增材制造技術，通過預先準備零部件的3D模型數據，維修人員不僅可以直接制造出所需的零部件，還可以借助網絡和生產廠家聯系，獲得維修工具的相關數據資料，并現場打印維修所急需的維修工具，縮短裝備維修配件和工具的供應鏈條，提升保障效率。

三、增材制造在高原高寒地區裝備維修保障領域應用的對策

（一）創新兩高地區裝備維修保障模式

利用增材制造技術有助于部隊裝備保障模式創新發展、解決偏遠地區部隊裝備保障難度大的現實難題。2013年，美軍在阿富汗部署兩個增材制造實驗室，該實驗室將增材制造裝備封裝到一個長達6米為集裝箱內，將塑料、鋼鐵和鋁等材料快速打印為戰場急需的零部件，極大地增強了作戰分隊的可持續作戰能力。我軍未來可以為偏遠哨所地區部隊配發增材制造裝備，有助于部隊裝備日常維修保養，減少對后方投送的依賴，對急需的零部件能夠隨時制造，實現“后方投送保障”向“前線自我保障”的模式。

（二）改進兩高地區器材供應保障方法

近幾年，西部戰區部隊大量列裝新型武器裝備，出現新舊裝備同時存在，武器裝備型號多樣、種類繁雜，并且西部地區自然條件對裝備零配件供應造成風險和挑戰。針對困難和問題，運用增材制造技術可以減輕任務部隊工作負擔。一是對于大量不同型號裝備，增材制造可以有針對性地制造維修零部件，提高維修保障靈活性。二是縮短各型裝備備件供應鏈條，減輕運輸保障部隊任務風險和困難口三是有助收集我軍在兩高地區維修器材消耗數據，通過計算機記錄備件打印數量。整理出不同零配件消耗量，有助制定相應器材消耗標準，為制定預置預儲方案和制定應急維修計劃提供數據支持和參考

（三）用于兩高地區戰時受損裝備緊急搶修

邊境反擊作戰具有裝備搶修時間緊、后方配件難供應、戰損裝備不確定等特點，由于戰時裝備維護和搶修面臨多種突發狀況，裝備維修保障力量不能準確攜帶大量所需零部件，可能難以滿足戰時應急搶修的需求。利用增材制造技術，一線維修人員在戰場可根據實際需求，打印維修所需的維修工具或設備，必要時還可由后方設計人員根據前線維修需求臨時設計新的維修工具和設備模型，利用前線部署的增材制造設備制造需要的維修工具，進而保證修理的及時性。

結束語

增材制造技術能夠有效減少戰時裝備維修保障鏈條，縮短裝備搶救搶修時間，提高受損裝備重返戰場的概率，對于瞬息萬變的邊境作戰起到重要技術支撐作用。

（作者單位：國防大學聯合勤務學院研究生二隊）