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行业资讯

浅谈3D打印在军事领域的特殊用途

2018-11-27

3D打印技术,一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。主要运用于:医疗行业、传统制造业、航空航天行业、文物保护行业、建筑设计行业、配件饰品行业等。下面,跟大家分享一下3D打印在军事领域的特殊用途:

国防科技大学前沿交叉学科学院国家安全与军事战略研究所所长、国防科技战略研究智库研究员朱启超表示“从技术原理上讲,3D打印可以满足军事上对普通装备的需求,带来一种移动式、快捷性的备件保障模式”。“3D打印在军事上是有特殊用途的”,军事科普作家俞硕举例道:当卡车的液压管路接头或者点火帽在紧急情况下出现故障,3D打印可以缓解燃眉之急。

在武器装备研制、制造、维修和复杂结构件的生产等方面,3D打印应用前景广泛,此外,伪装防护设备制作、后勤保障以及医疗部件及救助用具制作的应用也逐渐增多,因而逐渐成为世界军事强国关注和争夺的焦点。

3D打印对军用武器及设施维修疗效显著,能直接在战场上把需要的零部件“打印”出来,及时、精准完成受损装备的维修保障,快速恢复作战能力;从3D设计到零件加工的完成仅需几小时到几十小时,不需要传统制造方式的铸锭、制胚、模具、模锻等过程,可以快速低成本地进行原型机生产;整个生产过程数字化,可随时修正、随时制造,成形几乎任意形状的零件;特别是对复杂结构零部件的制造周期明显缩短;必要时可由后方设计人员根据前线维修需求临时设计新的维修工具。

传统制造是以多余材料去除和切削加工为主的减材制造,3D打印是一种“自下而上”材料累加的制造方法,被称为增材制造技术。相关资料显示,3D打印已经有十几种成形方法,主要分为两类,第一类是基于激光技术的成形方法,比如立体光刻、选择性激光烧结等;第二种是非激光技术的快速成形方法,比如三维打印、熔丝沉积等。

然而,这种方式制造的军用装备显露出了不可避免的缺陷。“一层一层打印的方式决定军用打印成品一般尺寸不会太大,效率低,强度和质量堪忧。”俞硕举例道,一台3D打印机50分钟左右生产一个小型备件,而传统基于模型浇注的方式可能一分钟就能生产好几个。此外,众所周知,3D打印gun和武器受材料性能限制,既不承压也不受力,用几次便会损坏。
 
国外发布的资料显示,3D打印材料包括热塑塑料、尼龙、特制刚性透明材料、聚丙烯、钛合金、碳纤维等近20种,涵盖了目前绝大部门工业产品采用的材料类型,加上现有3D打印技术制作的零部件最大尺寸可达立方米级,满足武器装备绝大部分零部件的制作需求。

对此,朱启超持怀疑态度:“难在打印材料是否符合要求。特种装备对材料要求极高,比如合金就涉及到金属材料的配比,这直接影响装备的使用寿命,否则打印产品不符合要求也没法使用。”他指出,3D打印作为一种制造技术受材料制约,此外,零部件使用中需要承受何种程度的高温、高压、耐腐蚀环境,也是需要考虑的。否则,3D打印即使可以打印出外形漂亮的产品,但也可能不敷使用。俞硕对此看法也表示了认同:“如果武器装备要在高温、高压环境中作战,必须要依靠非常难的成形技术才能保证武器装备的强度。”

“从世界范围看,军事上3D打印不是很普遍,毕竟作为新型制造技术还在探索中,也不是每个国家都能用上这个技术。”朱启超说,“尽管现在这种技术出现在了北约军队中,但事实上它的军事应用落地还是很难。”俞硕表示:“大部分国家还没有应用,主要是没找到合适的军事用途。”

资料显示,未来3D打印技术在军事领域的发展主要体现在提升材料多样性以满足武器装备零部件多样性需求;3D打印系统向小型化方向发展,适应野外战争迅速精确保障要求。据报道,美军为战场官兵研发了一款小型3D打印机,可以放在官兵的背包中并在战场中使用。

3D打印实验室随军前行是可以的,但必须是一米内的小型集装箱才能现实,用于打印小零件。”俞硕说,如果真的扛着房子大小的设施前行,在军事上非常碍事。此外,3D打印的效率也是将来应用的重要考量,“半小时修复受损装备是有价值的,如果要花一天时间那就没价值了,修什么?敌人都来了。”俞硕认为,武器装备零部件损坏,更现实的途径是购买一个新的,只有在偏远地区3D打印机才适用,“它的效费比很低,大概打印上千次产品才能收回成本。因此普遍性随军前行不乐观。”

至于风洞试验中是否能使用3D打印制成的飞机、导弹、火箭模型来获取试验数据,俞硕认为,这些复杂模型传统工艺做起来比较复杂,3D打印的效率反而会高一些。朱启超则表示,3D打印与风洞试验能否兼容仍旧取决于风洞试验所需模型的材料是否达标。


以上是上海数造机电科技股份有限公司为您分享的关于3D打印机在军事领域的特殊用途。上海数造成立于2004年,公司专注于3D打印机、三维扫描仪等高技术装备的研发生产和销售,以及提供整体解决方案的专业公司。欢迎广大客户来电咨询!咨询电话:400-690-8069。