看看3D打印如何改變武器制造？
利用3D技術打印制作不需要模具，可以實現虛擬設計到現實的直接轉化，對武器生產更有著積極深遠的影響。從整體上講，由于武器裝備的日趨復雜，研制時只有通過原型機反復試驗才能發現問題并糾正。那么3D打印技術與傳統技術相比又有些什么優點和不足呢？
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縮短武器制造周期
傳統的裝備制造方式需要大量模具，且準備模具和制造鍛坯時間長，機械加工時間長，工序多，返工次數多，導致研制周期較長。3D打印技術無需模具，一次成形，工序少，且結構設計修改容易，從而可以大幅縮短裝備的研制周期。例如，美國航空航天局首次利用3D打印技術制造出火箭發動機噴嘴，制造時間從傳統工藝超過1年，縮短到不足4個月。美國國防部高級研究計劃局2010年啟動的“自適應車輛設計制造”研發計劃，核心就是采用3D打印技術實現地面車輛的快速制造。該計劃開發了大量的數據模型和軟件設計工具，并采取協同參與工作模式，目標是將步兵戰車的全部設計和制造時間縮短80%。
2
降低生產成本
3D打印技術采用了逐層累積的制造模式，對原材料的利用率遠遠高于傳統的切削加工模式。飛機制造需要大量重量小、強度高、價格貴的鈦合金件，傳統工藝主要采用鍛造和機械加工方法，從毛坯到成形，幾乎90%的材料都被切削浪費掉。
美歐等飛機制造商已將3D打印技術用于制造機翼等零配件，顯著節約了制造成本。美國M777榴彈炮大量使用鈦合金結構件，采用傳統的整體鍛造方法，最大的鈦合金整體加強框的材料利用率不到4.9%，如果使用3D打印技術，材料利用率接近100%�；鸺龂娮焓腔鸺l動機最昂貴的零部件之一，一般由數百個零件組成。美國航空航天局采用3D打印技術制造的火箭發動機噴嘴，僅由兩個零件組成,所需組裝工作大大降低，成本也隨之大幅降低。
3
提高武器零部件性能
3D打印設備是綜合了機械、控制及計算機技術的復雜機電一體化系統，為制造高性能或超常性能結構件提供了較傳統制造模式更容易實現的一種手段。
美國采用3D打印技術制備的陶瓷炮管，制備成本與傳統的鍍鉻成本相當，而炮管壽命遠高于傳統鍍鉻炮管。此外，采用3D打印技術制造的一些零部件具有質量小的特點，這在一些裝備領域特別是航空航天領域具有重要作用。例如，美國空軍正在將3D打印技術應用于F-35聯合戰斗機的零部件制造。F-35系列戰機中，尤其是F-35B型，具有垂直起飛能力，對飛機整體重量要求比滑行起飛的飛機要苛刻得多。利用3D打印技術制造一些重型的緊固件和排氣管道，有顯著的減重效果，從而對戰機起飛、機動等性能改善產生重要影響。
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實時提升
維修效率
3D打印設備的靈活性與便攜性，彌補了傳統制造模式受生產地點限制的缺陷，有望打破“后方制造，前方使用”的傳統保障模式，在后勤供應和裝備維修方面發揮重要作用。
3D打印技術將提高武器裝備伴隨保障和精確保障能力。美國陸軍自2012年以來，先后在阿富汗戰場部署3個內置有3D打印機的集裝箱式“遠征移動實驗室”。該“實驗室”可通過卡車或直升機靈活部署，利用塑料、鋼鐵和鋁等材料，快速制造出部分裝備零部件。還可以應用反向設計原理，利用激光掃描裝置獲取失效零部件的外形幾何輪廓，實現損傷零件的快速修復。因此，配備有3D打印設備的作戰部隊，可以適當減少備件儲備種類和數量，快速補充作戰消耗，有助于提升前線部隊的持續作戰能力。航空母艦、遠洋艦船以及邊防海島等小、散、遠作戰部隊可利用3D打印技術提供伴隨保障支持。
3D打印技術不受加工地點約束的優勢，也為航天系統在軌維修提供了創新發展思路和手段支撐。美國航空航天局計劃2014年8月將首個微重力條件下的3D打印設備送往國際空間站，用于空間站現場維修，提升航天器維護的快速反應能力。
不足
制造精度及加工效率
仍有不足
3D打印技術雖已在軍民領域得到諸多應用，但在制造精度、加工效率等方面還存在一些問題和不足，限制了其在武器裝備領域的應用步伐。
一是提升制造精度和產品品質。目前，3D打印技術的制造精度和產品品質還不夠高，影響其應用到要求較為苛刻的武器裝備上。例如，3D打印金屬件時需要加熱融化金屬，有些區域因冷卻率不同導致產品厚度、幾何形狀甚至性能參數偏離預期設計。而且，3D打印金屬件表面粗糙度相比于傳統方式加工的零件有不小的差距，一般還需要打磨或采用噴丸、電解拋光處理等方式進行后處理。
二是加強大尺寸部件制造能力。3D打印加工過程中，隨著加工件尺寸的增大，產生的內應力呈非線性增加，導致產品出現變形甚至斷裂。而且，3D打印加工一般需在真空環境下進行，可加工空間越大，所需的3D打印設備的制造難度越大。
三是提高制造加工效率。目前，與成熟的傳統制造技術相比，3D打印技術的加工效率相對較低，單位時間內加工的材料量還不適應大規模武器裝備生產的需要。
發展
世界主要國家制造業
轉型升級的戰略舉措
制造技術是決定國防工業和武器裝備發展水平的重要基礎性技術。3D打印技術作為當前制造技術領域的一個重要發展方向，正在步入快速推廣應用階段。
美國將3D打印技術作為發展國家制造業的首要戰略任務給予大力支持。美國2012年2月發布的《國家先進制造戰略規劃》，強調了先進制造業對國民經濟和國家安全的重要性，明確要重振先進制造業的世界領導地位。2012年，美國成立國家3D打印創新聯盟，包括洛克希德·馬丁公司在內的85家企業、麻省理工學院和賓州大學等13所大學、9所學院和18個非營利機構共同參與，形成了國家級實驗室、工業部門、企業和大學協同創新的發展模式。
歐洲2013年啟動了一項面向航空、航天、核聚變等高端行業應用的3D打印金屬件研究計劃，共有英國、德國、法國和意大利等國28家企業、大學和科研機構參與。
英國2013年擬制了加快3D打印技術發展的初步計劃。日本政府2013年6月出臺的經濟發展戰略將3D打印技術列為發展重點。
(責任編輯：admin)
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