D打印技術(shù)在軍用工程裝備保障的應(yīng)用研究

姚耀 裴廣紅 張曉潔

摘 要：3D打印技術(shù)目前廣泛的應(yīng)用于軍隊武器裝備制造和維護領(lǐng)域，尤其是該技術(shù)的在戰(zhàn)爭中伴隨保障能力突出，可以大幅提高作戰(zhàn)能力。本文從三維打印技術(shù)的概念和特點出發(fā)，探討了3D打印技術(shù)在戰(zhàn)時工程裝備保障或維修領(lǐng)域的應(yīng)用場景和未來趨勢。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù);工程裝備;保障維修

0 引言

3D打印技術(shù)是目前非常熱門的高新技術(shù)，號稱開啟了第四次工業(yè)革命，3D打印技術(shù)在軍事應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用尤其廣泛，涉及戰(zhàn)爭形態(tài)、作戰(zhàn)式樣、指揮方式、武器裝備、編制體制、軍事理論等都將發(fā)生重大而深刻的變化。尤其是在工程裝備保障領(lǐng)域。工程裝備作為軍隊作戰(zhàn)體系的重要組成部分，但是一直面臨易防御能力弱，裝備維護費用高，戰(zhàn)時補給備件跟不上等問題，這些因素使工程裝備在戰(zhàn)時會限制效能發(fā)揮，影響戰(zhàn)斗進程。而3D打印技術(shù)的出現(xiàn)可以很好的解決這些問題。

1 3D打印技術(shù)的概念及特點

1.1 3D打印技術(shù)的概念

利用三維模型而將各種粉末、零散材料逐層疊加打印而形成任何形式的固態(tài)體，這種技術(shù)被稱為3D打印技術(shù)，與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，這種技術(shù)無需機械模具、無需復(fù)雜生產(chǎn)流程，只需一臺3D打印機就可以迅速實現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)。目前，隨著3D打印技術(shù)的逐漸成熟，3D打印技術(shù)在戰(zhàn)時工程裝備保障或維修領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。

1.2 3D打印技術(shù)的特點

由于3D打印技術(shù)采用了數(shù)據(jù)建模和參數(shù)化的技術(shù)方法，因此能夠有效地控制打印精度，非常適合有高精度要求的產(chǎn)品。 其次，3D打印技術(shù)消除了生產(chǎn)過程中產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)，制造模具，切削產(chǎn)品的需要，從而大大提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率; 而且，3D打印制造產(chǎn)品不需要生產(chǎn)專門的生產(chǎn)場地，生產(chǎn)產(chǎn)品也不受規(guī)格尺寸的限制，因此可以快速制造定制產(chǎn)品，由此表明3D打印技術(shù)的特點非常吻合軍事生產(chǎn)的需要。

2 3D打印技術(shù)在工程裝備保障應(yīng)用場景

2.1 高原高寒地帶的應(yīng)用

目前高原地區(qū)日照時間長、空氣稀薄，而高寒地帶又存在海拔低、氣溫嚴(yán)寒的氣候現(xiàn)象，這兩種極端氣候容易對發(fā)動機造成損壞，如機械軸承損壞和渦輪增壓器異常運行。在這種情況下，如果從后方供應(yīng)，就存在運輸緩慢的問題，使用3D打印機可以在現(xiàn)場快速制造和維修。以聯(lián)軸器為例，只要操作人員打開電腦將聯(lián)軸器的3D模型數(shù)據(jù)輸入到相關(guān)軟件中，然后將金屬粉末等材料裝入3D打印機中，打印機就會按照設(shè)定的參數(shù)進行逐層打印和固化，然后快速制作聯(lián)軸器并安裝使用。

2.2 大尺寸工程裝備配件修復(fù)中的應(yīng)用

目前，軍事工程裝備配件體積龐大，重量大，受各種運輸條件的限制，戰(zhàn)時存儲和運輸這些大型機械零件會造成后勤保障的負擔(dān)。例如，工程設(shè)備配件中驅(qū)動齒輪的斷齒，常用于驅(qū)動坦克和輕型履帶式工程設(shè)備。在高原的高山地區(qū)和崎嶇的山區(qū)，很容易過度磨損并損壞。在戰(zhàn)時，如果此類配件供應(yīng)不及時，將影響工程兵部隊逢山開路，遇水架橋，為部隊開辟通路的時間。 輕則則會延誤戰(zhàn)機，重則部隊?wèi)?zhàn)斗力會受到極大影響。 但是3D打印機以其性能特點，生產(chǎn)零部件無需場地，尺寸的限制，能夠快速制造所需零件并且快速維修裝備，從而使裝備快速回到戰(zhàn)場，提高部隊作戰(zhàn)效率。

2.3 工程裝備維修在美軍部隊中的的應(yīng)用

3D打印技術(shù)在裝備維修領(lǐng)域中的應(yīng)用中，較為成功的案例是發(fā)生在美國，早在2012年，美軍已經(jīng)使用了3D打印技術(shù)制造單兵防護裝備以及工程裝備的零部件。并且在阿富汗戰(zhàn)場，美軍部署了大量設(shè)有3D打印機的集裝箱，美軍稱其為設(shè)備維修醫(yī)院，在集裝箱中使用3D打印機生產(chǎn)各種戰(zhàn)場所需的設(shè)備，小到槍零件，大到工程裝備零件，按需生產(chǎn)，應(yīng)有盡有，極大地保證了美軍部隊在阿富汗戰(zhàn)時維修保障需要，提高了打擊恐怖分子的效率。可以看出，通過3D打印技術(shù)在工程設(shè)備維護領(lǐng)域的應(yīng)用，對支持戰(zhàn)時工程裝備運行和維護有了很大的提高。與傳統(tǒng)的設(shè)備維修模式相比，在3D打印技術(shù)背景下，設(shè)備維修所需的備件無需在工廠制造，而無需為了將零件運送到戰(zhàn)地而進行長途運輸，只需要設(shè)備維修人員使用各種粉末原料作為耗材，現(xiàn)場打印零件可以保證設(shè)備維修的需要，提高軍事保障能力，快速恢復(fù)戰(zhàn)時設(shè)備的使用功能。

3 3D打印在戰(zhàn)時工程裝備保障或維修領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢

自上世紀(jì)八十年代以來，3D打印技術(shù)開始走向成熟，并逐步應(yīng)用于戰(zhàn)時工程裝備領(lǐng)域，它在工程設(shè)備支持和維護方面的應(yīng)用價值也得到了初步揭示，隨著3D打印技術(shù)的不斷進步，其軍事應(yīng)用將更加廣泛，應(yīng)用功能也將更加強大。例如，在高原高寒地區(qū)作戰(zhàn)，部隊不需要運送大量裝備備件，只需攜帶3D打印機，必要的物資，零件參數(shù)文件，在戰(zhàn)場上需要哪些零件，就直接制造哪些零件用于裝備維修。從3D打印技術(shù)未來的發(fā)展趨勢來看，其制造水平將進一步提高。戰(zhàn)時工程設(shè)備維修中，可以快速，準(zhǔn)確地對損壞的設(shè)備或備件進行維修，從而提高裝備運行效率，影響戰(zhàn)場進程。

參考文獻

[1]姚耀，張曉潔，劉蓓.3D打印技術(shù)在戰(zhàn)時軍用工程裝備維修領(lǐng)域的可行性研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2018，39（34）：182.

[2]訾飛躍，李坡，張志雄.3D打印技術(shù)與裝備快速維修保障[J].兵器材料科學(xué)與工程，2018，（4）.

[3]喻虎，張革穩(wěn).充分發(fā)揮3D打印技術(shù)在聯(lián)合作戰(zhàn)中的裝備保障能力[J].軍事文摘，2018，（2）：57-59.