美國海軍陸戰(zhàn)隊野戰(zhàn)演習(xí)測試3D打印技術(shù)

發(fā)表于 討論求助 2021-09-23 13:26:24

軍工和國防是最能從3D打印技術(shù)中受益的領(lǐng)域之一。3D打印技術(shù)將極大縮短軍隊供應(yīng)鏈,以更短的時間、更低的成本、更不受物理限制的方式,生產(chǎn)各種零件、設(shè)備、武器。在對未來戰(zhàn)爭的構(gòu)想中,世界各主要國家都不敢忽視3D打印技術(shù)。

美國海軍陸戰(zhàn)隊野戰(zhàn)演習(xí)測試3D打印

據(jù)報道,美國海軍陸戰(zhàn)隊開始在野戰(zhàn)演習(xí)中測試增材制造,為未來在戰(zhàn)爭中應(yīng)用3D打印技術(shù)鋪路。

海軍陸戰(zhàn)隊372側(cè)翼支援中隊(建立- 372)是3 d打印的試點。司令官的海軍陸戰(zhàn)隊將軍羅伯特·內(nèi)爾已經(jīng)發(fā)布了一個關(guān)于增材制造的臨時政策,表明3D打印機可能很快就會成為標(biāo)準配置。

好處是顯而易見的。海軍陸戰(zhàn)隊和一些其他軍事單位通常部署在偏遠地區(qū),因此能夠攜帶的設(shè)備多多少少受到限制。但是,只要一臺3D打印機就可以打印各種基本部件,從水瓶到到槍支卡車的備件,甚至一些簡單的工具。在危急之中,這可能意味著生與死的差別。

3D打印機可能成為海軍陸戰(zhàn)隊中最強大的武器之一,因為3D打印機可以快速創(chuàng)造數(shù)以千計的不同組件,從而可以保證裝備、車輛始終配備齊整。它還可以給戰(zhàn)場上的士兵生產(chǎn)水瓶和水龍頭,從而幫助他們在沙漠、山地等不利地形下生存。對于軍方高層,這無疑是有趣的前景。

目前MWSS-372的測試是從簡單開始的。他們使用的是一款普通的“Invent3D” 3D打印機,這款3D打印機配備的是單擠壓頭,最高承受溫度為220攝氏度。這意味著測試團隊只能創(chuàng)造塑料配件,但是戰(zhàn)斗工程師們也可以用它打造塑料夾子或者螺絲,這樣他們就可以修復(fù)一些損壞的金屬部件而不用完全更換它們。

實際上,很多部件選擇使用金屬材料往往是為了更加耐久,因此在緊要關(guān)頭士兵們也可以臨時使用一些塑料的新部件,以應(yīng)付突發(fā)情況。

為了展示3D打印機在戰(zhàn)場上的實際用途,測試團隊用它為一輛軍用悍馬打印了一個新的門把手。為了實現(xiàn)這一目標(biāo),他們用手測量了該把手,并將數(shù)據(jù)輸入Tinkercad。

未來美軍計劃建立一個龐大的基本零部件數(shù)據(jù)庫,這樣部隊就能夠很方便地打印出任何需要的部件。

據(jù)稱,美國海軍陸戰(zhàn)隊已經(jīng)開始在亞利桑那州進行一系列的3D打印機訓(xùn)練一體化演習(xí),并決心培訓(xùn)每一中隊如何在戰(zhàn)場上使用3D打印機。此外,剛頒布的臨時政策也包括了一系列的安全要求,也包括要求為車輛打印的部件要使用一種顯眼的顏色,這樣當(dāng)車輛返回服務(wù)地點時便于對其進行檢查或更換。

事實上,早在2014年,美國海軍陸戰(zhàn)隊就在軍演中使用過3D打印技術(shù)。3D?Systems公司與美國海軍陸戰(zhàn)隊一起,為其年度遠征后勤軍事演習(xí)(Expeditionary?Logistics?Wargame)提供3D打印、掃描和檢測技術(shù)支持。

工程師們利用3D?Systems公司的3D掃描和金屬打印技術(shù),修復(fù)多用途戰(zhàn)術(shù)機器人。該機器人主要作用是清理目標(biāo)區(qū)域的垃圾和其他障礙物,以便于直升機降落。使用3D掃描系統(tǒng),工程師們將能迅速創(chuàng)建機器人的受損部件精確的CAD模型,并使用3DS的工業(yè)級金屬直接印刷和選擇性激光燒結(jié)3D打印機快速制造出完好的部件。

在打印完成后,他們還將使用一款名為?Geomagic?Control的軟件對打印件進行數(shù)字檢測,以確保其安全可靠。

今年6月1日—2日,在北卡羅來納州的海軍陸戰(zhàn)隊基地軍營,來自美軍海軍陸戰(zhàn)隊各單位的代表學(xué)習(xí)了如何使用3D打印機、嘗試著組裝它們,并了解了3D打印機的能力。參與學(xué)習(xí)的人中包括飛機機械師、海軍陸戰(zhàn)隊后勤人員和輕武器維修技師,這些人員需要將3D打印機融入自己的日常職業(yè)工作中,使得海軍陸戰(zhàn)隊能夠在其需要的時候設(shè)計和3D打印出任何產(chǎn)品。

海軍陸戰(zhàn)隊還曾考慮用3D打印解決飛機短缺的問題,以及嘗試用于后勤支援的可能性。

3D打印在實戰(zhàn)中的應(yīng)用

目前,3D打印在實戰(zhàn)中的應(yīng)用并不多見。

在2014年4月爆發(fā)并延續(xù)至今的烏克蘭東部沖突地區(qū)中,烏克蘭軍隊在戰(zhàn)場上使用了3D打印的無人機。

烏克蘭軍隊中使用的3D打印無人機

這些3D打印無人機主要來自基輔?Step?IT學(xué)院的機器人實驗室,被用于從安全距離監(jiān)控與親俄分裂分子交戰(zhàn)區(qū)域的情勢。

每架無人機的3D打印費用大約為1200美元(其間大部分費用是人力資本,而不是材料本身),另外還需要3000美元用于必需的精良設(shè)備。雖然這看起來很貴,但是想一下,一架擁有類似功能的普通無人機成本高達30000美元。3D打印無人機的價格僅相當(dāng)于它的七分之一。

五角大樓的3D無人機,OFweek3D打印網(wǎng)

近期,美國五角大樓也測試了低成本的3D打印迷你無人機群,希望用于監(jiān)視和攻擊。美國國防部稱,未來將部署無人機群干擾敵方防御系統(tǒng),并通過小型傳感器監(jiān)視區(qū)域,甚至裝備攻擊性武器。這些迷你無人機名為“Perdix”,目前已經(jīng)3D打印出它們的外殼模具,使得低成本批量生產(chǎn)成為可能。

據(jù)報道,巴西空軍也正在嘗試用3D打印技術(shù)制造飛機零件。

據(jù)一位巴西空軍研究所(IEAv)研究員介紹,研究所一直在尋找一種方式來加快新航空零部件的試驗和開發(fā)過程。在IEAv使用增材制造特定部分(與氣體燃料噴射孔具有15度斜坡的飛機入口坡道)的成功后,3D打印已成為越來越重要的研究方式。后來,研究所用3D打印制造了高超音速引擎原型,和飛機模型。這些模型已經(jīng)通過多次測試,如休克風(fēng)洞試驗等。

此前IEAv使用傳統(tǒng)的制造技術(shù),不僅價格昂貴,而且非常耗時,通常6個月只能生產(chǎn)一個配件。采用3D打印技術(shù)后,研究人員大大縮短了這一制造周期,可以在一周內(nèi)完成配件的3D打印并通過測試。

目前,IEAv正致力于含有金屬或其他先進材料的混合動力材料原型的3D打印。下一步,該研究所的目標(biāo)是提高飛機新零件的強度及匹配度。

現(xiàn)在,3D打印技術(shù)已經(jīng)成功運用于飛機的零部件生產(chǎn)和維修。

英國“旋風(fēng)”戰(zhàn)機

2014年1月,一架采用了3D打印技術(shù)生產(chǎn)的零件的“旋風(fēng)”戰(zhàn)斗機完成試飛。3D打印部件包括駕駛艙無線電防護罩、起落架防護裝置以及進氣口支架。英國航空航天系統(tǒng)公司稱,這是裝配3D打印部件的戰(zhàn)斗機首次試飛成功。

2015年6月,韓國空軍使用的F-15K戰(zhàn)機發(fā)動機遭到損壞,其發(fā)動機上的鈦合金的渦輪護罩與鈷合金的空氣密封件需要修復(fù),他們想要找到一種既耐久又可靠的方法使部件升級的同時,又不犧牲任何質(zhì)量。韓國空軍選擇了3D打印技術(shù),找到德國3D打印機制造商利用專門的DMT技術(shù)完成了修復(fù)。

DMT技術(shù)的工作原理主要是用高功率激光熔化金屬粉末,被認為是最新和最具前景的3D打印技術(shù)之一,幾乎能夠立即修復(fù)好韓國軍機的部件。

展望未來:3D打印一體化戰(zhàn)爭

最直觀的是供應(yīng)鏈的變化。軍用3D打印技術(shù)將極大縮短軍隊供應(yīng)鏈,降低后勤保障成本。美國公司認為,3D打印技術(shù)可能會使美國國防部減少庫存和存儲空間,從而降低各項成本。

其次,戰(zhàn)爭進程的變化。

中國國防報·軍事特刊曾發(fā)表文章稱,未來的戰(zhàn)爭有可能成為“3D一體化戰(zhàn)爭”:

3D打印技術(shù)將對未來信息化戰(zhàn)爭產(chǎn)生全面廣泛的影響,包括作戰(zhàn)理念、指揮體制、技術(shù)研發(fā)、裝備制造、后勤裝備保障等方方面面。如果從整個參戰(zhàn)體系各要素的關(guān)聯(lián)性去看待3D打印技術(shù),可以毫不夸張地說,未來的一體化作戰(zhàn),將是3D打印的一體化戰(zhàn)爭。

文中提到,3D打印可以更好地發(fā)揮一體化戰(zhàn)爭頂層設(shè)計的作用。頂層設(shè)計事關(guān)戰(zhàn)爭準備和戰(zhàn)爭實施的方向,牽一發(fā)而動全身。但頂層設(shè)計難以對局部各要素在體系中發(fā)揮的作用和可能出現(xiàn)的問題做到面面俱到。

未來3D打印技術(shù)基本上能夠保證有什么樣的圖,就能出什么樣的產(chǎn)品。因此3D打印技術(shù)可以將頂層設(shè)計中的改變體現(xiàn)在圖紙上的預(yù)變,對預(yù)變的各要素進行細致分割,既可以將分割后的要素部件進行樣品打印逐一測試,又可以將各要素?zé)o縫銜接實現(xiàn)整體組合運轉(zhuǎn)。這樣,就可以在試驗階段實現(xiàn)設(shè)計與實體運行相結(jié)合,預(yù)先發(fā)現(xiàn)實體運行可能出現(xiàn)的局部性問題以及局部性問題對體系系統(tǒng)產(chǎn)生的影響,及時修正頂層設(shè)計中出現(xiàn)的問題,從而使整體設(shè)計有更大的預(yù)見性和更多的改變空間,避免整體設(shè)計的失誤帶來的災(zāi)難性影響。

最后,3D打印還可以提供更好的適應(yīng)性,物理束縛大大降低。

沒有槍沒有炮,3D打印就地造,這在未來的戰(zhàn)爭中可能成為現(xiàn)實。假象一個場景,如果被敵軍圍困在一個山頭上,在子彈行將用完之際,沒必要坐以待斃,只要有一臺3D打印機,就可以馬上生產(chǎn)彈藥。再比如,一架3D飛機被敵人擊落以后,短短幾小時后,另一架飛機馬上就從基地起飛。

但是,3D打印也會帶來一些風(fēng)險。

比如,3D打印將會使人們獲得槍支彈藥的難度大大降低,槍支泛濫可能導(dǎo)致大眾的緊張情緒,造成更多的流血事件??植婪肿永?D打印機,也可以在短期內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)殺傷性武器。

但是,無論如何,3D打印都會改變未來的戰(zhàn)爭形態(tài)。未來的戰(zhàn)爭中,一臺其貌不揚的打印機也可能成為重點轟炸目標(biāo)。

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