軍用3D打�。耗芊耨�?cè)敫鼜V闊的“藍海”
■張永清王
3D打印過程渲染圖。制 圖：謝 安
近日，英國國防公司推出全球首個3D打印無人機防御系統(tǒng)。該系統(tǒng)輕便耐用，可產(chǎn)生高功率電磁信號以干擾和破壞無人機的控制指揮鏈路，進而消滅敵方無人機。據(jù)悉，整個系統(tǒng)大部分是通過3D打印技術(shù)生產(chǎn)，可在作戰(zhàn)現(xiàn)場進行打櫻
3D打印技術(shù)，也稱增材制造，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域，被認為是21世紀最具顛覆意義的科技之一。
近年來，3D打印技術(shù)在武器裝備設(shè)計、制造以及維修保障等軍事領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。與此同時，3D打印技術(shù)在軍事應(yīng)用中的種種局限和缺點，也不容忽視。軍用3D打印能否成為未來軍事裝備領(lǐng)域發(fā)展新的“藍海”，有待于其瓶頸的進一步突破、潛力的進一步挖掘。
“點石成金，聚沙成塔”的夢想變?yōu)楝F(xiàn)實
小時候，很多人都玩過這樣的游戲堆起一堆沙子，然后把它捏成一輛坦克或是一架飛機。
如今，現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)實現(xiàn)了這個魔法。只不過，捏沙子的手不是人手，而是機器。這項技術(shù)，就是號稱未來可以打印萬物的3D打印技術(shù)。
3D打印思想起源于19世紀末，與之相伴生的是照相雕塑和地貌成形技術(shù)。
現(xiàn)代意義上的3D打印技術(shù)，誕生于20世紀80年代。1986年，美國人查克赫爾研發(fā)的3D打印技術(shù)獲得專利，命名為立體光刻技術(shù)，后來開發(fā)出第一臺商用3D打印機。
3D打印技術(shù)從正式獲得專利以來，如今已經(jīng)經(jīng)歷近40年的風(fēng)雨。總體來看， 3D打印技術(shù)目前進入快速發(fā)展期，部分領(lǐng)域已具備較高的技術(shù)水平。
近年來，基于3D打印技術(shù)在武器裝備設(shè)計、制造以及維修保障等方面的應(yīng)用前景，許多國家紛紛將目標對準軍用3D打印，以期在武器裝備發(fā)展上獲得領(lǐng)先優(yōu)勢
2012年8月，世界上第一把3D打印手槍問世。和傳統(tǒng)制造方式相比，由3D打印技術(shù)制造的槍械部件更精細、氣體孔洞更少。
2014年1月，英國空軍一架裝配有3D打印金屬部件的“旋風(fēng)”戰(zhàn)斗機試飛成功。
2015年3月，通過3D打印技術(shù)，俄羅斯莫斯科無線電技術(shù)科研所研制出“水鴨”兩棲打擊無人機。據(jù)悉，依據(jù)3D打印技術(shù)，工作人員僅用兩個半月就實現(xiàn)了從概念到原型機的飛躍，生產(chǎn)耗時大大縮短，制造成本也有所降低。
美國一份題為《3D打�。合冗M制造技術(shù)促進供應(yīng)鏈改革》的報告中指出，3D打印技術(shù)已進入向軍用、商用和民用領(lǐng)域快速普及的階段。
據(jù)統(tǒng)計數(shù)字顯示，在全球13個主要國家所有涉及3D打印技術(shù)的用戶中，軍方的業(yè)務(wù)量正以平均每年1.2%的速度增長。這足以窺見各國對軍用3D打印技術(shù)的熱情。
這熱情源自3D打印技術(shù)的精準、快速等優(yōu)點。英國3D打印無人機防御系統(tǒng)研發(fā)團隊負責(zé)人在報道中稱，利用3D打印技術(shù)，他們輕松實施了傳統(tǒng)基于模具的生產(chǎn)方法無法實現(xiàn)的設(shè)計標準。這體現(xiàn)在軍事制造業(yè)生產(chǎn)模式上，除了按需便捷生產(chǎn)，3D打印技術(shù)還允許創(chuàng)建高級定制和專業(yè)化的設(shè)備。例如，士兵可以擁有定制的頭盔、防彈衣等防護裝備，可以在戰(zhàn)場上快速為傷員打印假肢、關(guān)節(jié)，隨時隨地建造營房和防御工事等。
“點石成金，聚沙成塔”是人類永恒不變的夢想，而3D打印技術(shù)正在從物理意義上一點一點讓這個夢想變?yōu)楝F(xiàn)實。
面對未來戰(zhàn)場，適應(yīng)性與風(fēng)險性并存
與傳統(tǒng)技術(shù)相比，3D打印技術(shù)有一個最突出的優(yōu)點：無需機械加工或任何模具，就能直接從計算機圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，從而大幅縮短生產(chǎn)周期。比如，利用3D打印技術(shù)，一個人、一臺電腦、一部打印機便可以組成一個“工廠”，這大大提高了生產(chǎn)速度，減少了時間成本。
此外，3D打印技術(shù)還能大幅降低武器裝備的造價成本。在傳統(tǒng)武器裝備生產(chǎn)中，原材料經(jīng)過切割、磨削、腐蝕等工序，最終形成零部件，然后被拼裝、焊接成產(chǎn)品。在這個過程中，部分原材料被浪費。而通過3D打印技術(shù)，可直接在生產(chǎn)過程中根據(jù)計算機圖形數(shù)據(jù)，打印出高精尖的武器裝備與配件。同時能夠?qū)崿F(xiàn)按需取材，整個生產(chǎn)過程幾乎不存在浪費原材料的現(xiàn)象。據(jù)悉，利用3D打印技術(shù)，美國一家公司制造的“愛國者”防空系統(tǒng)齒輪組件，其制造成本由原來的2-4萬美元降低至1250美元，大大降低了造價成本。
快速、精確、浪費少等優(yōu)點，使得3D打印技術(shù)具備較好的戰(zhàn)場適應(yīng)性，近年來，隨著技術(shù)成熟度及性能的提升，3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用不斷拓展，在武器裝備設(shè)計、制造、維修等領(lǐng)域開始嶄露頭角。
設(shè)計方面美國國家航空航天局在設(shè)計新一代大型運載火箭的核心部件時，利用大型3D打印機進行模具成型，制造設(shè)計部件。該3D打印機采用選擇性激光熔煉技術(shù)，用激光將金屬粉末加熱成型，相比數(shù)控機床制造，既可以縮短制造時間，又可以提高制造精度，降低制造成本，一舉多得。
制造方面利用3D打印技術(shù)，2021年，法國某公司打印了一款螺旋槳。該螺旋槳由5個200公斤的葉片組成，然后被安裝到一艘獵雷艦上。據(jù)介紹，除了大幅縮短交付時間外，該項目中的3D打印重新設(shè)計部件還可以提高能量和推力效率，甚至可以改善隱身行動中部件的聲學(xué)特征。
維修方面目前，3D打印技術(shù)在維修領(lǐng)域也日漸發(fā)揮作用。比如，多國在航空發(fā)動機維修應(yīng)用中，利用3D打印技術(shù)制造維修所需要的零部件，解決了零部件短缺、采購難度大的問題，既節(jié)約了制造成本，又縮短了維修周期。
盡管3D打印技術(shù)具有較強的戰(zhàn)場適應(yīng)性，但在實際運用中存在的問題同樣不容忽視。
第一，原材料問題�，F(xiàn)階段，可用于3D打印的材料種類并不多。面對發(fā)展如此之快的3D打印市場，如何開發(fā)出更多可適用的打印材料是首要的難題。同時，也有專家提出質(zhì)疑，目前3D打印機相對比較笨重，再加上各種原材料的重量，反而會降低作戰(zhàn)部隊的機動速度。
第二，網(wǎng)絡(luò)安全問題。因為3D打印機同時也是一臺計算機，所以理論上來說，黑客能對計算機做什么，就同樣能對3D打印機做什么。如果3D打印機被黑客攻擊或者感染了病毒，黑客就可以對其進行編程，在打印項目中添加缺陷。這些缺陷如果到了戰(zhàn)場，其巨大的破壞力不言而喻。
有待人工智能和新材料技術(shù)的“加持”
今年3月23日，全球首枚3D打印火箭點火升空，雖然未能成功入軌，卻預(yù)示著3D打印技術(shù)作為一種革命性的制造方法，在航天、軍事等領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。
根據(jù)未來武器裝備的研發(fā)生產(chǎn)需求以及現(xiàn)代化戰(zhàn)爭的需要，可以預(yù)見，未來3D打印將在人工智能和新材料技術(shù)的“加持”下，向低成本、高性能、智能化方向發(fā)展。
3D打印系統(tǒng)將更加小型化便攜化。
為了適應(yīng)野外戰(zhàn)場快速精確保障要求，提高武器裝備研發(fā)以及損傷零部件維修的響應(yīng)速度，未來3D打印系統(tǒng)將變得容易操作，更加方便攜帶。
3D打印技術(shù)的材料將越來越多樣，整體供給能力不斷提升。
隨著3D打印技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們對打印材料需求的不斷增加，科研人員未來將研發(fā)出更多不同種類的打印材料，更加聚焦野外戰(zhàn)場快速精確保障要求，注重與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合，開拓連續(xù)打英大件打英多材料打印等新的工藝方法，不斷提高3D打印技術(shù)的速度、效率和精度。
3D打印技術(shù)將更加智能，具備自適應(yīng)、自組裝甚至是自修復(fù)能力。
在人工智能技術(shù)“加持”下打印出的武器裝備構(gòu)件，能夠在瞬息萬變的戰(zhàn)場條件下實現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能的相應(yīng)變化，從而提升環(huán)境適應(yīng)性、優(yōu)化性能、降低成本。類似“變形金剛”的智能變體坦克、大炮、飛機，或許很快就能出現(xiàn)在未來戰(zhàn)常
不難想象一個畫面
在未來信息化戰(zhàn)場上，原本難度很大的受損武器維修工作將變得輕松：技術(shù)保障人員可隨時啟動攜帶的3D打印機，直接把所需的部件一個個“打印”出來，迅速組裝，讓武器重新投入戰(zhàn)常
有了這種“克隆”武器的“移動兵工廠”，不僅可以在戰(zhàn)時快速補充單兵作戰(zhàn)消耗，還可以縮短新型武器的設(shè)計研發(fā)周期，提升武器裝備的性能與生產(chǎn)效率……
毋庸置疑，3D打印技術(shù)為武器部件尤其是高端武器部件制造帶來了全新的成型工藝，在未來戰(zhàn)爭和提升國防實力中將扮演重要角色。如今，許多國家軍隊都制定了促進3D打印技術(shù)發(fā)展的相關(guān)計劃。
作為一種正處于快速上升趨勢的新技術(shù)，3D打印能否成為未來軍事裝備領(lǐng)域發(fā)展新的“藍海”，讓我們拭目以待。
來源：中國軍網(wǎng)-解放軍報
