看美军如何使用3D打印维护战机，同时又有哪些隐忧
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3D打印技术是全球范围内的前沿技术，最尖端的航空工业对这种技术最为关注，当然对技术把控也最为严谨。美军一直将3D打印技术作为先进制造技术进行研发应用，美国防部高级研究计划署牵头组织了美军多个空军基地，会同美国30多家企业和科研机构进行了长期研究，目前已经在多种型号的军用飞机上使用了3D打印部件，甚至在F-22和F-35这些第五代战斗机上都有应用。
F-22战斗机上的第一个3D打印金属部件
F-22“猛禽”由洛克希德·马丁公司和波音公司制造，是美国空军使用的单座双引擎全天候隐形战术机。该机于1997年首飞，2011年停产，但运营单位仍在使用。这种情况不可避免地带来一定的挑战，特别是在修理或更换F-22部件时。
F-22“猛禽”战斗机
美国空军第574飞机维修中队采用3D打印提供了可行的解决方案。其按需生产的优势可节省大量时间和金钱，部件在三天内交付空军基地，实现了快速生产和安装。
钛合金3D打印支架比铝合金有更好的耐腐蚀性
维修的部件为飞机驾驶舱踢板组件中的支架，过去使用铝合金制造，在高低空温差大的情况下会加速氧化。574飞机维修中队针对该部件的使用环境进行了重新设计，采用钛合金替代铝合金，并使用SLM金属3D打印技术制造，提高了零件的强度和耐腐蚀性，成为F-22战斗机上的第一个3D打印的金属部件。
E-3“望楼”预警机上的3D打印部件——美军飞机维修的重要里程碑
美军廷克空军基地第552维修中队作为第552空中预警联队的飞行装配专业保障分队，2015年，采用Fortus 400mc 3D打印机制造了E-3“望楼”预警机的座椅扶手端盖等非关键部件，并通过了耐火测试而予以使用。
E-3“望楼”预警机
尽管对于预警机的任务飞行能力影响不大，但这是美国空军利用3D打印技术革新飞机维修的重要里程碑。
美空军采用3D Systems的Figure 4生产平台制作停产飞机的替代配件
面对3D打印的巨大优势和吸引力，美军开展了3D打印技术对于战机维修的应用研究，并资助了3D Systems Figure 4生产平台的研发，以期将高速3D打印整合到飞机维护的供应链中。
F-35A闪电II的起落架
2018年8月，犹他州希尔空军基地第388维护小组为F-35隐形战斗机开发了3D打印专用替换部件，为一个全新的起落架舱门节省了高达7万美元的成本。
对3D打印安全性和可靠性的担忧
对于3D打印这一全新技术所制造的零部件，美军也存在安全性担忧，这也是迄今为止3D打印仅参与制造非关键部件的原因。以F-22战斗机上的钛合金支架为例，它仍需通过严格的压力测试，确保能够承受相当强度的负荷。
金属打印零件CT扫描
3D打印的部件将持续由飞机维护团队监控和检查，如果一切顺利，部件将得到验证，并在维护期间安装在所有F-22 飞机上。虽然3D打印的钛合金支架是非关键部件，但它只是美国空军飞机维修计划众多金属3D打印部件中的一个。据报道，在F-22上目前至少有五个其他的金属部件计划在不久的将来进行验证。维修团队主管介绍，如果采用3D打印制造更复杂的部件，飞机的维护时间将缩短60-70天。
3D打印金属零部件的质量依赖于设备、材料、工艺的稳定性
除零件的安全性担忧之外，美国空军也对设备的稳定性和可靠性存在忧虑。目前3D打印机存在的最大问题是同一台打印机、使用相同的CAD模型和原材料，制造的部件质量存在差异，而且打印结果不可预测。对此，美国空军正在进一步探索工艺和流程，确保零件的安全性，并向大型受力构件打印乃至整机制造的方向发展。
END
尽管目前的3D打印技术还只是露出第一缕曙光，也无法达到制造大型受力构件乃至整机的技术成熟度，但美军在该领域的研发应用却取得了不错的成果。
美国空军认为，3D打印技术在军事领域应用已经多年，目前的应用重点应当是发掘技术推广的潜力，进一步提升美军的作战效能。由于3D打印具有快速成型的优势，可以更多地运用到装备后勤保障领域，降低部件的库存需求，非常适合保障前沿部署的飞行中队，提升作战飞机的可用性和出勤率。
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原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：看美军如何使用3D打印维护战机，同时又有哪些隐忧