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3D打印技术如何成为未来战争中的关键点?

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    军工和国防是最能从3D打印技术中受益的领域之一。3D打印技术将极大缩短军队供应链,以更短的时间、更低的成本、更不受物理限制的方式,生产各种零件、设备、武器。在对未来战争的构想中,世界各主要国家都不敢忽视3D打印技术。

    美国海军陆战队野战演习测试3D打印
    据报道,美国海军陆战队开始在野战演习中测试增材制造,为未来在战争中应用3D打印技术铺路。


    海军陆战队372侧翼支援中队(建立- 372)是3 d打印的试点。司令官的海军陆战队将军罗伯特·内尔已经发布了一个关于增材制造的临时政策,表明3D打印机可能很快就会成为标准配置。
    好处是显而易见的。海军陆战队和一些其他军事单位通常部署在偏远地区,因此能够携带的设备多多少少受到限制。但是,只要一台3D打印机就可以打印各种基本部件,从水瓶到到枪支卡车的备件,甚至一些简单的工具。在危急之中,这可能意味着生与死的差别。
    3D打印机可能成为海军陆战队中最强大的武器之一,因为3D打印机可以快速创造数以千计的不同组件,从而可以保证装备、车辆始终配备齐整。它还可以给战场上的士兵生产水瓶和水龙头,从而帮助他们在沙漠、山地等不利地形下生存。对于军方高层,这无疑是有趣的前景。  
    目前MWSS-372的测试是从简单开始的。他们使用的是一款普通的“Invent3D” 3D打印机,这款3D打印机配备的是单挤压头,最高承受温度为220摄氏度。这意味着测试团队只能创造塑料配件,但是战斗工程师们也可以用它打造塑料夹子或者螺丝,这样他们就可以修复一些损坏的金属部件而不用完全更换它们。
    实际上,很多部件选择使用金属材料往往是为了更加耐久,因此在紧要关头士兵们也可以临时使用一些塑料的新部件,以应付突发情况。


    为了展示3D打印机在战场上的实际用途,测试团队用它为一辆军用悍马打印了一个新的门把手。为了实现这一目标,他们用手测量了该把手,并将数据输入Tinkercad。
    未来美军计划建立一个庞大的基本零部件数据库,这样部队就能够很方便地打印出任何需要的部件。
    据称,美国海军陆战队已经开始在亚利桑那州进行一系列的3D打印机训练一体化演习,并决心培训每一中队如何在战场上使用3D打印机。此外,刚颁布的临时政策也包括了一系列的安全要求,也包括要求为车辆打印的部件要使用一种显眼的颜色,这样当车辆返回服务地点时便于对其进行检查或更换。
    海军陆战队曾考虑用3D打印解决飞机短缺的问题,以及尝试用于后勤支援的可能性。
 
    乌克兰军队中使用的3D打印无人机
    目前,3D打印在实战中的应用并不多见。在2014年4月爆发并延续至今的乌克兰东部冲突地区中,乌克兰军队在战场上使用了3D打印的无人机。


    这些3D打印无人机主要来自基辅 Step IT学院的机器人实验室,被用于从安全距离监控与亲俄分裂分子交战区域的情势。每架无人机的3D打印费用大约为1200美金(其间大部分费用是人力资本,而不是材料本身),另外还需要3000美金用于必需的精良设备。虽然这看起来很贵,但是想一下,一架拥有类似功能的普通无人机成本高达30000美金。3D打印无人机的价格仅相当于它的七分之一。


    五角大楼的3D无人机群
    近期,美国五角大楼也测试了低成本的3D打印迷你无人机群,希翼用于监视和攻击。美国国防部称,未来将部署无人机群干扰敌方防御系统,并通过小型传感器监视区域,甚至装备攻击性武器。这些迷你无人机名为“Perdix”,目前已经3D打印出它们的外壳模具,使得低成本批量生产成为可能。
 
    巴西空军用3D打印技术制造飞机零件


    据一位巴西空军研究所(IEAv)研究员先容,研究所一直在寻找一种方式来加快新航空零部件的试验和开发过程。在IEAv使用增材制造特定部分(与气体燃料喷射孔具有15度斜坡的飞机入口坡道)的成功后,3D打印已成为越来越重要的研究方式。后来,研究所用3D打印制造了高超音速引擎原型,和飞机模型。这些模型已经通过多次测试,如休克风洞试验等。
    此前IEAv使用传统的制造技术,不仅价格昂贵,而且非常耗时,通常6个月只能生产一个配件。采用3D打印技术后,研究人员大大缩短了这一制造周期,可以在一周内完成配件的3D打印并通过测试。
    目前,IEAv正致力于含有金属或其他先进材料的混合动力材料原型的3D打印。下一步,该研究所的目标是提高飞机新零件的强度及匹配度。现在,3D打印技术已经成功运用于飞机的零部件生产和维修。


    2014年1月,一架采用了3D打印技术生产的零件的“旋风”战斗机完成试飞。3D打印部件包括驾驶舱无线电防护罩、起落架防护装置以及进气口支架。英国航空航天系统企业称,这是装配3D打印部件的战斗机首次试飞成功。
    2015年6月,韩国空军使用的F-15K战机发动机遭到损坏,其发动机上的钛合金的涡轮护罩与钴合金的空气密封件需要修复,他们想要找到一种既耐久又可靠的方法使部件升级的同时,又不牺牲任何质量。韩国空军选择了3D打印技术,找到德国3D打印机制造商利用专门的DMT技术完成了修复。
    DMT技术的工作原理主要是用高功率激光熔化金属粉末,被认为是最新和最具前景的3D打印技术之一,几乎能够马上修复好韩国军机的部件。
 
    展望未来:3D打印一体化战争
    最直观的是供应链的变化。军用3D打印技术将极大缩短军队供应链,降低后勤保障成本。美国企业认为,3D打印技术可能会使美国国防部减少库存和存储空间,从而降低各项成本。
    中国国防报·军事特刊曾发表文章称,未来的战争有可能成为“3D一体化战争”:3D打印技术将对未来信息化战争产生全面广泛的影响,包括作战理念、指挥体制、技术研发、装备制造、后勤装备保障等方方面面。如果从整个参战体系各要素的关联性去看待3D打印技术,可以毫不夸张地说,未来的一体化作战,将是3D打印的一体化战争。
    未来3D打印技术基本上能够保证有什么样的图,就能出什么样的产品。因此3D打印技术可以将顶层设计中的改变体现在图纸上的预变,对预变的各要素进行细致分割,既可以将分割后的要素部件进行样品打印逐一测试,又可以将各要素无缝衔接实现整体组合运转。这样,就可以在试验阶段实现设计与实体运行相结合,预先发现实体运行可能出现的局部性问题以及局部性问题对体系系统产生的影响,及时修正顶层设计中出现的问题,从而使整体设计有更大的预见性和更多的改变空间,避免整体设计的失误带来的灾难性影响。
    没有枪没有炮,3D打印就地造,这在未来的战争中可能成为现实。假象一个场景,如果被敌军围困在一个山头上,在子弹行将用完之际,没必要坐以待毙,只要有一台3D打印机,就可以马上生产弹药。再比如,一架3D飞机被敌人击落以后,短短几小时后,另一架飞机马上就从基地起飞。
    但是,3D打印也会带来一些风险。比如,3D打印将会使人们获得枪支弹药的难度大大降低,枪支泛滥可能导致大众的紧张情绪,造成更多的流血事件。恐怖分子利用3D打印机,也可以在短期内大规模生产杀伤性武器。
    但是,无论如何,3D打印都会改变未来的战争形态。未来的战争中,一台其貌不扬的打印机也可能成为重点轰炸目标。




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