電子束3D打印鎢合金穿甲彈，坦克裝甲車也頂不住
導讀：隨著3D打印技術的快速發展，這項技術在國防制造領域的潛力正不斷被挖掘。目前已有軍工行業開始關注3D打印技術是否能為鎢合金穿甲彈帶來革命性的變革。從技術角度看，3D打印不僅能優化彈芯結構、提升穿甲性能，還能降低重量、增強定制化能力。然而，工藝成熟度和材料成本等問題也帶來了新的挑戰。
2025年3月25日，在今年上半年的MILAM2025展會期間，美國材料和制造技術開發商HAMR Industrie和Freemelt聯手展示了它們在鎢增材制造領域取得的最新進展，亮點之一是利用Freemelt One電子束粉末床熔合（EB-PBF）系統直接制造的高精度鎢合金穿甲彈。
3D打印為穿甲帶來新思路
穿甲彈是坦克和其它裝甲戰斗車輛的主要彈藥類型，依靠彈丸的強大動能穿透目標，因此被視為地面裝甲車輛的“克星”。鎢因極高的熔點、密度和高溫硬度，成為制造穿甲彈的理想材料之一。目前，鎢合金穿甲彈憑借高密度和卓越的穿甲能力被廣泛采用，彈芯多由純鎢或鎢合金制成。
然而，鎢的優異性能也帶來了制造難題。高熔點和脆性使傳統加工工藝難以高效生產，且溫度變化易導致脆性斷裂，造成制造門檻高、成本昂貴。隨著3D打印技術的發展，特別是電子束粉末床熔融技術的應用，為鎢以及合金的高效、精密加工提供了新思路。
EB-PBF技術在真空環境下，以高能電子束為熱源，將金屬粉末逐層熔化成型。與傳統激光束粉末床熔合（LB-PBF）工藝相比，電子束粉末床熔合可在1000°C以上高溫下運行，顯著降低裂紋風險，實現高致密度、無裂紋的鎢部件制造。這兩家3D打印公司通過持續優化eMelt系統和Pixelmelt點熔化軟件，進一步提升了鎢合金穿甲彈生產效率和部件質量。
EB-PBF創新與鎢增材制造優化
鎢作為Freemelt材料產品線的核心，與鈦和銅共同構成了公司關鍵材料組合。同時，得益于電子束粉末床熔合技術，這家公司能夠加工出高密度、無裂紋的純鎢微結構。區別于早期主要采用的線性熔化策略，公司現正探索基于Pixelmelt專有軟件的點熔化方法，以提升光束功率利用率和生產效率。此外，Freemelt自研的電子束源采用激光加熱陰極的二極管結構，可在0–6 kW范圍內保持穩定束斑質量，突破了傳統系統在高功率下束斑質量下降的技術瓶頸。
采用這種3D打印技術制造的鎢合金穿甲彈，不僅重量較傳統鎢合金穿甲彈降低15%，而且彈芯的質量分布得到優化，可降低飛行阻力。測試表明，這種3D打印鎢合金穿甲彈在2000米/秒的初速下，穿透均質鋼裝甲的厚度比傳統穿甲彈提升15%，且彈芯殘骸的完整率提高近3成。
3D打印穿甲性能更突出
現代戰場上，主戰坦克的復合裝甲、反應裝甲及主動防御系統給穿甲彈作戰增加了難度。在高速沖擊場景下，穿甲彈需要在極短的時間內集中動能，突破多層防護并保持結構完整，因此，3D打印鎢合金穿甲彈的性能優勢在此場景下表現得尤為突出。
●殺傷力提升：鎢合金具備比鋼高三倍的密度特性，這使得相同體積下，鎢合金彈頭具有更重的質量和更高的動能。3D打印技術的應用進一步增強了鎢合金穿甲彈的性能，通過改進彈芯的內部構造，硬度提高了約30%，并且具備更出色的抗斷裂能力。這樣的設計確保了在高速撞擊時，彈頭能夠保持穩定，有效穿透多層裝甲。實際靶場測試表明，在相同的射擊條件下，3D打印制造的鎢合金穿甲彈在2000米距離內擊穿650毫米厚的均質鋼裝甲后，飛行速度較傳統穿甲彈快約10%。此外，穿透后的彈片分布更集中，對目標的二次破壞效果更為顯著。
●抗高溫與抗變形：在高速撞擊的極端環境下，穿甲彈的頭部溫度可飆升至數千度，足以熔化多數金屬。測試表明，在高速撞擊條件下，3D打印的鎢合金穿甲彈頭部變形量能夠控制在1毫米以內，而傳統鎢合金穿甲彈的變形量通常在3到5毫米之間。較小的變形量意味著更高的穿透穩定性，使得3D打印鎢合金穿甲彈能夠更有效地連續穿透三層間隔裝甲，滿足復雜戰場條件下的戰術需求。
●侵徹性更強：現代復合裝甲通常采用“軟—硬—軟”多層結構，傳統的鎢合金穿甲彈易在中間層被“卡死”。然而，3D打印技術的鎢合金穿甲彈通過自身獨特的彈頭前端“自銳”特性，在遭遇目標時能夠去除鈍化邊緣，維持尖銳的尖端形態，從而有效避免在復合裝甲的中間軟層中發生“卡死”現象。此外，3D打印穿甲彈體內的空腔結構有助于分散沖擊波，防止能量過分集中，這有助于減少彈體在穿透過程中的斷裂風險。這樣的設計提升了穿甲彈對復合裝甲的穿透力，并且降低了“跳彈”的概率。
總的來說，隨著3D打印技術的不斷進步和完善，以及創新材料和工藝的持續涌現，鎢合金3D打印穿甲彈預計不久將從實驗室轉移到實戰環境中，成為突破敵方裝甲的利器。此外，3D打印技術預期將在航天器制造、軍事后勤支持等眾多領域得到廣泛應用，顯著推動智能化軍事裝備的生產。
(責任編輯：admin)
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