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淺談3D打印在軍事領域的特殊用途
3D打印技術，一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。主要運用于：醫(yī)療行業(yè)、傳統(tǒng)制造業(yè)、航空航天行業(yè)、文物保護行業(yè)、建筑設計行業(yè)、配件飾品行業(yè)等。下面，跟大家分享一下3D打印在軍事領域的特殊用途：
國防科技大學前沿交叉學科學院國家安全與軍事戰(zhàn)略研究所所長、國防科技戰(zhàn)略研究智庫研究員朱啟超表示“從技術原理上講，3D打印可以滿足軍事上對普通裝備的需求，帶來一種移動式、快捷性的備件保障模式”。“3D打印在軍事上是有特殊用途的”，軍事科普作家俞碩舉例道：當卡車的液壓管路接頭或者點火帽在緊急情況下出現(xiàn)故障，3D打印可以緩解燃眉之急。
在武器裝備研制、制造、維修和復雜結構件的生產等方面，3D打印應用前景廣泛，此外，偽裝防護設備制作、后勤保障以及醫(yī)療部件及救助用具制作的應用也逐漸增多，因而逐漸成為世界軍事強國關注和爭奪的焦點。
3D打印對軍用武器及設施維修療效顯著，能直接在戰(zhàn)場上把需要的零部件“打印”出來，及時、精準完成受損裝備的維修保障，快速恢復作戰(zhàn)能力；從3D設計到零件加工的完成僅需幾小時到幾十小時，不需要傳統(tǒng)制造方式的鑄錠、制胚、模具、模鍛等過程，可以快速低成本地進行原型機生產；整個生產過程數字化，可隨時修正、隨時制造，成形幾乎任意形狀的零件；特別是對復雜結構零部件的制造周期明顯縮短；必要時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。
傳統(tǒng)制造是以多余材料去除和切削加工為主的減材制造，3D打印是一種“自下而上”材料累加的制造方法，被稱為增材制造技術。相關資料顯示，3D打印已經有十幾種成形方法，主要分為兩類，第一類是基于激光技術的成形方法，比如立體光刻、選擇性激光燒結等；第二種是非激光技術的快速成形方法，比如三維打印、熔絲沉積等。
然而，這種方式制造的軍用裝備顯露出了不可避免的缺陷。“一層一層打印的方式決定軍用打印成品一般尺寸不會太大，效率低，強度和質量堪憂。”俞碩舉例道，一臺3D打印機50分鐘左右生產一個小型備件，而傳統(tǒng)基于模型澆注的方式可能一分鐘就能生產好幾個。此外，眾所周知，3D打印gun和武器受材料性能限制，既不承壓也不受力，用幾次便會損壞。
國外發(fā)布的資料顯示，3D打印材料包括熱塑塑料、尼龍、特制剛性透明材料、聚丙烯、鈦合金、碳纖維等近20種，涵蓋了目前絕大部門工業(yè)產品采用的材料類型，加上現(xiàn)有3D打印技術制作的零部件最大尺寸可達立方米級，滿足武器裝備絕大部分零部件的制作需求。
對此，朱啟超持懷疑態(tài)度：“難在打印材料是否符合要求。特種裝備對材料要求極高，比如合金就涉及到金屬材料的配比，這直接影響裝備的使用壽命，否則打印產品不符合要求也沒法使用。”他指出，3D打印作為一種制造技術受材料制約，此外，零部件使用中需要承受何種程度的高溫、高壓、耐腐蝕環(huán)境，也是需要考慮的。否則，3D打印即使可以打印出外形漂亮的產品，但也可能不敷使用。俞碩對此看法也表示了認同：“如果武器裝備要在高溫、高壓環(huán)境中作戰(zhàn)，必須要依靠非常難的成形技術才能保證武器裝備的強度。”
“從世界范圍看，軍事上3D打印不是很普遍，畢竟作為新型制造技術還在探索中，也不是每個國家都能用上這個技術。”朱啟超說，“盡管現(xiàn)在這種技術出現(xiàn)在了北約軍隊中，但事實上它的軍事應用落地還是很難。”俞碩表示：“大部分國家還沒有應用，主要是沒找到合適的軍事用途。”
資料顯示，未來3D打印技術在軍事領域的發(fā)展主要體現(xiàn)在提升材料多樣性以滿足武器裝備零部件多樣性需求；3D打印系統(tǒng)向小型化方向發(fā)展，適應野外戰(zhàn)爭迅速精確保障要求。據報道，美軍為戰(zhàn)場官兵研發(fā)了一款小型3D打印機，可以放在官兵的背包中并在戰(zhàn)場中使用。
“3D打印實驗室隨軍前行是可以的，但必須是一米內的小型集裝箱才能現(xiàn)實，用于打印小零件。”俞碩說，如果真的扛著房子大小的設施前行，在軍事上非常礙事。此外，3D打印的效率也是將來應用的重要考量，“半小時修復受損裝備是有價值的，如果要花一天時間那就沒價值了，修什么？敵人都來了。”俞碩認為，武器裝備零部件損壞，更現(xiàn)實的途徑是購買一個新的，只有在偏遠地區(qū)3D打印機才適用，“它的效費比很低，大概打印上千次產品才能收回成本。因此普遍性隨軍前行不樂觀。”
至于風洞試驗中是否能使用3D打印制成的飛機、導彈、火箭模型來獲取試驗數據，俞碩認為，這些復雜模型傳統(tǒng)工藝做起來比較復雜，3D打印的效率反而會高一些。朱啟超則表示，3D打印與風洞試驗能否兼容仍舊取決于風洞試驗所需模型的材料是否達標。
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