淺談3D打印技術(shù)在特戰(zhàn)裝備維修保障中的應(yīng)用

摘要：特戰(zhàn)裝備是特種部隊(duì)力量建設(shè)的重要組成部分，是遂行特種作戰(zhàn)、情報(bào)偵察、引導(dǎo)打擊等多樣化任務(wù)的物質(zhì)基礎(chǔ);快速有效的特戰(zhàn)裝備維修保障在未來戰(zhàn)爭中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用;為提高特戰(zhàn)裝備保障能力，本文在介紹3D打印技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，分析3D打印技術(shù)在特戰(zhàn)裝備維修保障中的可行性和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：特戰(zhàn)裝備;維修保障;3D打印技術(shù)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭是體系與體系的對抗，高科技裝備正發(fā)揮著越來越重要的作用，成為打贏戰(zhàn)爭的重要因素。特戰(zhàn)裝備是特種部隊(duì)用以實(shí)施特種作戰(zhàn)和保障特戰(zhàn)行動(dòng)的武器、武器系統(tǒng)和其他軍事技術(shù)器材的統(tǒng)稱。在未來戰(zhàn)爭中，快速有效的特戰(zhàn)裝備維修保障發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對加快新型作戰(zhàn)力量戰(zhàn)斗力建設(shè)具有重要意義。

一、特戰(zhàn)裝備保障主要現(xiàn)狀

當(dāng)前，隨著軍事裝備的快速發(fā)展，我軍特種部隊(duì)裝備建設(shè)取得了長足發(fā)展。但受作戰(zhàn)環(huán)境、作戰(zhàn)特點(diǎn)影響，特種裝備保障起步相對較晚，戰(zhàn)場搶修能力明顯不足，與承擔(dān)的作戰(zhàn)任務(wù)和要求不相適應(yīng)，明顯滯后于特種部隊(duì)建設(shè)。目前特戰(zhàn)裝備保障主要具有以下特點(diǎn)：

（1）特戰(zhàn)分隊(duì)遂行特種作戰(zhàn)、情報(bào)偵察、引導(dǎo)打擊等多樣化任務(wù)決定了特戰(zhàn)裝備的多樣化，裝備種類多、數(shù)量復(fù)雜，可能同時(shí)動(dòng)用空中裝備、地面裝備、水上裝備，如無人偵察機(jī)、各型輕武器、輪式車輛、潛水裝備等，保障對象多樣，調(diào)配任務(wù)重，保障難度大。

（2）特種作戰(zhàn)任務(wù)緊急，行動(dòng)迅速，遂行任務(wù)難以預(yù)測，裝備維修保障要求具有以快應(yīng)急的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的時(shí)效性，在維修保障過程中，盡可能采取智能化手段進(jìn)行檢測、評估和快速維修，戰(zhàn)損裝備的快速再生成為特殊戰(zhàn)場環(huán)境下的必然要求。

（3）戰(zhàn)場環(huán)境惡劣，作戰(zhàn)地域或山高林密，或地廣人稀，敵社情復(fù)雜，可能會(huì)深入敵后，器材保障困難、資源匱乏，這就對裝備保障儲(chǔ)備、攜行標(biāo)準(zhǔn)等提出更高要求，要具備一定的自主保障能力，盡量節(jié)約材料，簡化制造過程，降低人員操作技能要求。

針對上述特戰(zhàn)裝備維修保障的現(xiàn)狀和具體要求，為此引入3D打印技術(shù)對特戰(zhàn)裝備進(jìn)行維修保障，實(shí)現(xiàn)特戰(zhàn)裝備零部件、維修工具等戰(zhàn)場環(huán)境下按需生產(chǎn)，提高戰(zhàn)場保障質(zhì)效。

二、3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

3D打印技術(shù)又稱增材制造技術(shù)，指運(yùn)用粉末狀可粘合材料，通過逐層添加“自下而上”的一種制造成型技術(shù)。它主要包括3D打印數(shù)據(jù)、打印實(shí)物和后處理等三個(gè)過程。首先根據(jù)計(jì)算機(jī)三維建模軟件生成數(shù)據(jù)文件，再利用金屬、塑料或其他材料逐層打印，最后對工件進(jìn)行強(qiáng)化處理和熱處理等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、快速、精確的生成零件。3D打印技術(shù)以其高柔性、高速性，在軍事裝備設(shè)計(jì)與制造、裝備維修等多個(gè)領(lǐng)域取得令人矚目的成果。

（一）航空航天裝備研制。3D打印在航空航天領(lǐng)域運(yùn)用最為廣泛，有著很多成功的案例。美國LMT公司生產(chǎn)F-35戰(zhàn)斗機(jī)的副翼梁鈦合金零件就是采用3D打印技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，其性能優(yōu)越，順利達(dá)到各項(xiàng)飛行指標(biāo)的要求。英國皇家空軍1架“旋風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)試飛成功，其關(guān)鍵零部件便使用3D打印技術(shù)來制造，如起落架防護(hù)裝置、進(jìn)氣口支架等，制造精度高、性能可靠，而且加工成本低。我國國內(nèi)也有許多成功的應(yīng)用，如我國首艘航空母艦“遼寧艦”配備的艦載機(jī)—?dú)?15，其鈦合金主承力部分就是使用了3D打印制造的。我國在研發(fā)殲-20、殲-31戰(zhàn)斗機(jī)過程中，也采用3D 打印技術(shù)制造鈦合金主體承力部件，包括整個(gè)起落架等，大幅減輕戰(zhàn)機(jī)重量，提高穩(wěn)定性。

（二）裝備維修保障。3D打印技術(shù)對軍事裝備維修保障方式來說是一場顛覆性的革命。阿富汗戰(zhàn)爭期間，美軍兩次向阿富汗部署了3D打印實(shí)驗(yàn)室，利用鋁、塑料、鋼等材料現(xiàn)場生產(chǎn)加工戰(zhàn)損的所需零部件。在美阿拉巴馬州安妮斯頓陸軍基地，美軍利用3D打印技術(shù)對損壞的M1坦克燃?xì)鉁u輪進(jìn)行了維修，效果十分理想。近年來，中國海軍開始在驅(qū)逐艦上裝備微型加工車間，應(yīng)用3D打印技術(shù)快速修復(fù)受損零部件，提高裝備保障效率。在“補(bǔ)給-2015行動(dòng)”中，西部戰(zhàn)區(qū)某部利用戰(zhàn)場搶修車中配置的3D打印機(jī)，現(xiàn)場緊急生成了戰(zhàn)損車輛的聯(lián)軸器等損傷零件，大大提高了戰(zhàn)場搶修能力。

三、3D打印技術(shù)在特戰(zhàn)裝備保障中應(yīng)用可行性分析

未來戰(zhàn)爭火力猛、進(jìn)程快、持續(xù)時(shí)間短，對突擊車、輪式輕型偵察車、火力武器等特種部隊(duì)裝備毀傷能力強(qiáng)，戰(zhàn)場搶修要求高，必須在盡量短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)裝備戰(zhàn)技術(shù)性能，否則將貽誤戰(zhàn)機(jī)，甚至影響戰(zhàn)爭結(jié)局。可以預(yù)見，3D打印技術(shù)勢必對現(xiàn)代戰(zhàn)爭產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

與傳統(tǒng)模式相比，3D 打印技術(shù)具有以下性能優(yōu)勢：①加工簡單，周期縮短;②節(jié)省原料，成本降低;③有利于制造復(fù)雜、特殊的產(chǎn)品;④對場地和環(huán)境限制要求少，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)與制造。實(shí)際作戰(zhàn)中，特戰(zhàn)裝備由于戰(zhàn)損無法完成預(yù)定任務(wù)，亟需備件進(jìn)行維修保障情況經(jīng)常發(fā)生，利用3D打印技術(shù)現(xiàn)場生產(chǎn)加工所需備件可有效解決這些問題。3D打印機(jī)特別適合以下零部件：①較重要的易損件;②不攜帶的不易損件;③占空比大的零件;④可暫時(shí)用其他材料替代的金屬零件;⑤結(jié)構(gòu)可簡化的零件;⑥尺寸可調(diào)整的零件;⑦已停止生產(chǎn)的零件。

可見，3D打印的技術(shù)特點(diǎn)很好的吻合特種作戰(zhàn)環(huán)境下裝備保障方面的要求，不斷發(fā)展的3D 打印技術(shù)對特戰(zhàn)裝備維修保障是可行的。戰(zhàn)場上，一旦裝備零部件損傷，即可利用便攜電腦和3D打印機(jī)將存儲(chǔ)的3D模型數(shù)據(jù)快速生成零件，不再需要后方保障供給，實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)場緊急搶修。

四、3D打印技術(shù)在特戰(zhàn)裝備保障中的優(yōu)勢

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展和材料科學(xué)不斷突破，以及其他配套技術(shù)的不斷進(jìn)步，3D打印技術(shù)在裝備保障領(lǐng)域愈發(fā)體現(xiàn)出優(yōu)勢，應(yīng)用前景更為廣闊。

（1）補(bǔ)充模式將由“支援投送”向“現(xiàn)場生產(chǎn)”轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)模式下，短缺戰(zhàn)損的零部件必須依托后方基地前出支援投送。這種保障方式不僅耗時(shí)、費(fèi)力、效率低，甚至還需要作戰(zhàn)兵力提供輸送過程中的安全保護(hù)。而3D打印技術(shù)正在向小型化、靈活化和多功能化發(fā)展，3D打印機(jī)完全可以由特戰(zhàn)隊(duì)員隨身攜帶或者伴隨任務(wù)部隊(duì)機(jī)動(dòng)部署。借助3D打印機(jī)，可以隨時(shí)隨地生產(chǎn)急缺的備件，不僅安全快捷，而且可以實(shí)現(xiàn)精確化保障。

（2）儲(chǔ)存模式將由“實(shí)物儲(chǔ)存”向“數(shù)據(jù)儲(chǔ)存”轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的裝備器材儲(chǔ)備，是根據(jù)作戰(zhàn)類型和作戰(zhàn)任務(wù)，對戰(zhàn)時(shí)所需的器材進(jìn)行預(yù)測。這種方式占用存儲(chǔ)空間，管理成本高，而且很多長期存儲(chǔ)的器材還會(huì)因?yàn)楸９懿簧?，出現(xiàn)銹蝕、老化等問題。而采用3D打印技術(shù)，只要有相關(guān)的三維建模數(shù)據(jù)，任何零部件都會(huì)制造出來，能滿足戰(zhàn)時(shí)需求，節(jié)約了存儲(chǔ)空間，降低了管理成本，保障效率更高。

（3）保障人員將由“專業(yè)服務(wù)人員”向“設(shè)計(jì)制造人員”轉(zhuǎn)變。3D打印技術(shù)的應(yīng)用，未來的特戰(zhàn)裝備保障人員，不再是局限于存儲(chǔ)、輸送等專業(yè)服務(wù)人員，而是熟練掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、材料學(xué)和加工工藝的設(shè)計(jì)制造人員。根據(jù)戰(zhàn)場環(huán)境下特戰(zhàn)裝備維修的需要，及時(shí)設(shè)計(jì)和打印制造出合格的零部件。

（4）保障能力將由“應(yīng)急型”向“質(zhì)效型”轉(zhuǎn)變。目前，很多3D打印材料具有低成本、快速、便捷、抗壓等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)模式制造出的零件相比，利用3D打印技術(shù)產(chǎn)生的零部件在重量、韌度、抗壓力等方面性能更加優(yōu)越，更能滿足高強(qiáng)度戰(zhàn)爭的需要。

3D 打印技術(shù)作為當(dāng)前的一種新興技術(shù)，在軍事裝備領(lǐng)域具有非常廣闊的發(fā)展前景。隨著3D打印技術(shù)的不斷成熟和特種部隊(duì)裝備體系的不斷發(fā)展，3D 打印技術(shù)必將有效解決我軍特種部隊(duì)武器裝備在戰(zhàn)場搶修中存在的諸多問題，在特戰(zhàn)裝備維修保障方面占據(jù)越來越重要的地位。

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作者簡介：李業(yè)鵬，陸軍特種作戰(zhàn)學(xué)院，機(jī)電工程系，助教。