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(jī)可以快速制造修復(fù)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(diǎn)的基礎(chǔ)上，對3D打印技術(shù)在戰(zhàn)時工程裝備保障或維修領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢、應(yīng)用場景以及未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);工程裝備;保障維修

中圖分類號：TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2020.25.071

0引言

工程裝備是工程兵部隊(duì)遂行戰(zhàn)斗工程保障任務(wù)開路先鋒。但是戰(zhàn)場瞬息萬變，工程裝備防護(hù)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)

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(shè)置的技術(shù)方法，從而可以有效控制打印精度，非常適應(yīng)精細(xì)化要求高的產(chǎn)品，產(chǎn)品制造不需要模具，可以從設(shè)計到零件的直接轉(zhuǎn)換，適用于武器和設(shè)備的設(shè)計，復(fù)雜和昂貴的零件制造，維護(hù)并廣泛用于軍事裝備領(lǐng)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(fù)雜部件的結(jié)構(gòu)，從而減輕重量，延長使用壽命。其特點(diǎn)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(lǐng)域的應(yīng)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(bǔ)充，而3D打印技術(shù)的支撐下，作戰(zhàn)部隊(duì)無需大量運(yùn)輸工程裝備到戰(zhàn)場，只需電腦和3D打印機(jī)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(fù)，從而提高部隊(duì)的戰(zhàn)斗力。

2.2隨時補(bǔ)給精細(xì)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(duì)機(jī)動作戰(zhàn)，也給裝備運(yùn)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(xì)輕盈、抗壓力強(qiáng)等特點(diǎn)，既降低了零配件的重量，又增強(qiáng)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(fù)雜的生產(chǎn)流程、材料消耗、鑄造、液壓等成本以及生產(chǎn)設(shè)備的報損等費(fèi)用，由于它采用“增材制造”模式，也就是說，只要按照計算機(jī)建立模型，設(shè)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(fèi)用。

33D打印技術(shù)在各軍種裝備維修領(lǐng)域的應(yīng)用場景

3.1空軍裝備領(lǐng)域的應(yīng)用

目前，3D打印應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域在于空軍裝備領(lǐng)域，已成功實(shí)現(xiàn)多種場景的應(yīng)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(jī)不但更加輕盈，而具可以快速批量生產(chǎn)。美軍F22戰(zhàn)機(jī)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(jī)配件更具有強(qiáng)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(lǐng)域的應(yīng)用

目前，美國海軍在工程裝備領(lǐng)域的3D打印技術(shù)領(lǐng)先全球，很多美國海軍軍艦上都安裝了3D打印機(jī)，比如美國杜魯門號航母都成功實(shí)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(jī)的應(yīng)用也在穩(wěn)定推進(jìn)，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(jìn)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(lǐng)域中的應(yīng)用

3D打印技術(shù)在裝備維修領(lǐng)域中的應(yīng)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(yīng)商長途運(yùn)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(fù)裝備的使用功能。在一次實(shí)際的軍事演練中，某工兵團(tuán)在演習(xí)中突發(fā)情況，一塊石頭卷入挖掘機(jī)的風(fēng)扇，打壞了水箱，情況緊急，此時修理連官兵使用3D打印機(jī)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(jī)重新投入使用，確保了演習(xí)的正常進(jìn)行。據(jù)了解，本次實(shí)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(jìn)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(zhǔn)化修復(fù)損壞的裝備或零配件，而且將實(shí)現(xiàn)工程裝備的智能自修復(fù)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(bǔ)給精細(xì)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(lǐng)域逐步得到應(yīng)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(shí)現(xiàn)工程裝備的智能自修復(fù)功能中得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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