从塑料到金属，3D打印走进我国三军装备保障体系的应用案例
有内容 有深度 有态度 欢迎关注
2019年10月17日，美国防部发布了公开版的《有关国防部利用增材制造技术进行零部件维护保障的审查》报告。该报告旨在对美国防部增材制造技术的应用成效进行评审，以核查利用增材制造技术进行武器装备维护保障工作的执行情况，并对后续推广增材制造技术应用提出建议。
由这份文件我们可以看出，将增材制造用于装备维护已经被美军格外重视，同样的，中国的军事武器也存在大量的维护修复需求。这个话题实际上很少在国内圈子里讨论，但其实已经存在很久。本期，3D打印技术参考将介绍国内应用的实际案例，并看看铂力特总经理如何评论。
3D打印移动方舱(仅示意，非实际)
▌美国的发展情况
美国已成功将增材制造技术应用于装备战场的应急保障。在2001年，美军阿拉巴马陆军军械库就已建成LENS军械修复系统并在实际使用中取得了良好的效果。在阿富汗战场上，美军率先采用该技术对黑鹰直升机发动机叶片进行了现场快速维修，修复后的发动机叶片性能比原叶片还有所提高。相应的美国陆军坦克及机动车辆司令部也进行了类似的工作，他们研发了移动零件加工中心，可采用激光增材制造和各种数控加工装备，现场直接加工出满足维修需要的零件。
集装箱性质的移动远征实验室，中国也采用这种形式
此后，美军在这个基础上引入了新型制造技术和维修工艺，建造了移动远征实验室。2012年，美军快速装备部队率先交付了首个移动远征实验室，2013年1月，美军在阿富汗战区又实地部署了第2个移动远征实验室。
▌3D打印化解中国武器装备维修险情
目前，我国也已开发了相应的武器装备野战环境下的快速维修单元，并且许多科研院所如沈阳自动化研究所快速成形实验室、装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室等也都开展了相关研究，包括采用金属粉末激光成形技术进行部分战机的发动机涡轮导向器和舰船螺旋桨叶片的修复与再制造、移动式增材制造维修战车的设计等。中国兵器工业集团在2015年设立了“中国兵器工业增材制造技术研究中心”，研究增材制造技术在武器装备典型金属零件的维修、维护上的应用，并对金属构件增材制造研究和应用统筹规划。
采用激光熔覆进行零件修复
在2015年8月的“补给行动”军需物资油料保障演练中，西部战区某应急兵站油料保障分队一辆6管加油车联轴器损坏，因该部件为非易损部件，应急兵站无库存，油料保障分队立即启用装备修理工程车，利用3D打印机现场打印制作联轴器。军区联勤部领导介绍，在高原高寒山地作战，携运行的装备零部件有限，装备受损需换件时，常面临“带来的用不上，用得上的没带，后方筹措又太慢”等窘况。他们经论证试验，在油料装备修理工程车上加装3D打印机，并建立齿轮、棘轮、卷盘、轴等各类零配件的三维模型。此次演练，他们首次将这一成果运用于保障实践，在高原演兵场建起“配件制造车间”，创造了首次运用3D打印技术维修后勤装备的先例。
美国海军陆战队使用FDM技术制造零件
2015年元旦过后，海军某驱逐舰支队一艘战舰在进港停泊时，绞缆绳传动齿轮锯齿突然断裂，无法快速抛锚。紧急关头，机电维修人员快速卸下受损齿轮，并利用船尾移动方舱的增材制造装备对齿轮完成了快速抢修，实现了战舰的安全靠港。战舰机电部门值更员介绍，“移动方舱犹如一个微型加工车间，能够快速修复、制造出常用甚至非标零件。”
3D打印快速修复发动机活塞裂纹对比
在更之前，中国海军112舰赴亚丁湾执行护航任务时，战舰柴油机上一根重25千克的轴承断裂，导致主机无法启动，战舰在风浪中面临翻船危险。维修人员利用舰船上的3D打印方舱加工出一个与原件相似的轴承，经过7个小时调试，发动机重新启动，化解了战舰险情。
中国海军112舰
▌3D打印走进我三军装备保障体系
目前，我们能查询到的公开案例也仅限于此，我们相信经过近五年的发展，我国在此方面已经取得了更大的进展。据中国工程院院士徐滨士透露，舰上采用的3D打印系统已经通过总部机关的评审，走进了三军装备保障体系。如此一来，除非重大故障，战舰维修方面需要的零部件不用再从遥远的岸上调来。由于舰艇可以在海上“生产”零部件并进行维修，大大节约了时间，使战备能力得到巨大的提升。
传统制造和3D打印的MH-60R机载低频声纳罩
能够在舰上用3D打印机制造出急需更换的零件对确保海军形成持续的作战能力具有重要的意义。而且，3D打印技术不仅能够应用于舰船零部件的打印，还具备在航母上打印舰载机零部件的能力。在过去，航母出航需要带充足的零部件，而在以后，这些舰艇带上3D打印机就方便多了。
传统方法和3D打印制造的F-35B起落架舱门缓冲块
目前，美海军舰艇上装备的3D打印仿舱装备有计算机、数控车床、熔铸设备、成型机、3D打印机、计算机辅助切削机、激光切割机、等离子切割机等配套相关制造工具。另外还配备有铝合金粉末、不锈钢粉末、塑料等再制造必须的材料。实际上不仅仅是海军，在陆军、空军、维和等演练甚至实战中，增材制造用于现场抢修并不乏应用。
美海军陆战队移动方舱内景
▌铂力特高层谈武器装备维修
增材制造为武器装备关键件的损伤维修提供了个性化、高效率的实现手段，能够大幅降低成本，适用于战场装备的应急维修保障。铂力特总经理薛蕾博士在一次论坛期间提到，3D打印用于武器装备的应急维修有一项原则，那就是它并不要求零件具有完全的寿命，只要能保证步战车或坦克等能够坚持回到大修点即可。
这其实为移动方舱所携带的材料种类和制造效率的提高放宽了范围，例如在实战中可能难以做到带齐所有材料，一些材料能够互相暂时顶替使用，这使得3D打印能够灵活的满足战时的应急需求。未来，增材制造技术用于武器装备及关键零部件修复方面将更加成熟，并将成为武器装备修复和维修的首选方法。
1.民航领域可用3D打印材料、工艺和案例，及民航专家的适航认证启示
2.两吨材料，数年时间，百万美元，3D打印如何为787客机完成认证工作
3.全球最大一体式3D打印火箭燃烧室，获美空军150万美金资助
