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3D列印技術將怎樣成為未來戰爭的關鍵點?

OFweek3D列印網訊 未來的戰爭中,一台其貌不揚的印表機也可能成為重點轟炸目標。

3D列印技術將怎樣成為未來戰爭的關鍵點?


停在機場的戰鬥機


軍工和國防是最能從3D列印技術中受益的領域之一。3D列印技術將極大縮短軍隊供應鏈,以更短的時間、更低的成本、更不受物理限制的方式,生產各種零件、設備、武器。在對未來戰爭的構想中,世界各主要國家都不敢忽視3D列印技術。


美國海軍陸戰隊野戰演習測試3D列印


據了解,美國海軍陸戰隊開始在野戰演習中測試增材製造,為未來在戰爭中應用3D列印技術鋪路。

3D列印技術將怎樣成為未來戰爭的關鍵點?



美國海軍陸戰隊演戲測試3D列印


海軍陸戰隊372側翼支援中隊(建立- 372)是3 d列印的試點。司令官的海軍陸戰隊將軍羅伯特·內爾已經發布了一個關於增材製造的臨時政策,表明3D印表機可能很快就會成為標準配置。


好處是顯而易見的。海軍陸戰隊和一些其他軍事單位通常部署在偏遠地區,因此能夠攜帶的設備多多少少受到限制。但是,只要一台3D印表機就可以列印各種基本部件,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印表機可能成為海軍陸戰隊中最強大的武器之一,因為3D印表機可以快速創造數以千計的不同組件,從而可以保證裝備、車輛始終配備齊整。它還可以給戰場上的士兵生產水瓶和水龍頭,從而幫助他們在沙漠、山地等不利地形下生存。對於軍方高層,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印表機,這款3D印表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造塑料配件,但是戰鬥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,因此在緊要關頭士兵們也可以臨時使用一些塑料的新部件,以應付突發情況。

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塑料新部件


為了展示3D印表機在戰場上的實際用途,測試團隊用它為一輛軍用悍馬列印了一個新的門把手。為了實現這一目標,他們用手測量了該把手,並將數據輸入Tinkercad。


未來美軍計劃建立一個龐大的基本零部件資料庫,這樣部隊就能夠很方便地列印出任何需要的部件。


據稱,美國海軍陸戰隊已經開始在亞利桑那州進行一系列的3D印表機訓練一體化演習,並決心培訓每一中隊如何在戰場上使用3D印表機。此外,剛頒布的臨時政策也包括了一系列的安全要求,也包括要求為車輛列印的部件要使用一種顯眼的顏色,這樣當車輛返回服務地點時便於對其進行檢查或更換。

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


工程師們利用3D Systems公司的3D掃描和金屬列印技術,修復多用途戰術機器人。該機器人主要作用是清理目標區域的垃圾和其他障礙物,以便於直升機降落。使用3D掃描系統,工程師們將能迅速創建機器人的受損部件精確的CAD模型,並使用3DS的工業級金屬直接印刷和選擇性激光燒結3D印表機快速製造出完好的部件。


在列印完成後,他們還將使用一款名為 Geomagic Control的軟體對列印件進行數字檢測,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隊基地軍營,來自美軍海軍陸戰隊各單位的代表學習了如何使用3D印表機、嘗試著組裝它們,並了解了3D印表機的能力。參與學習的人中包括飛機機械師、海軍陸戰隊後勤人員和輕武器維修技師,這些人員需要將3D印表機融入自己的日常職業工作中,使得海軍陸戰隊能夠在其需要的時候設計和3D列印出任何產品。


海軍陸戰隊還曾考慮用3D列印解決飛機短缺的問題,以及嘗試用於後勤支援的可能性。


3D列印在實戰中的應用


目前,3D列印在實戰中的應用並不多見。


在2014年4月爆發並延續至今的烏克蘭東部衝突地區中,烏克蘭軍隊在戰場上使用了3D列印的無人機。

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烏克蘭軍隊3D列印無人機


這些3D列印無人機主要來自基輔 Step IT學院的機器人實驗室,被用於從安全距離監控與親俄分裂分子交戰區域的情勢。


每架無人機的3D列印費用大約為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美元用於必需的精良設備。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列印無人機的價格僅相當於它的七分之一。

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五角大樓的3D無人機


近期,美國五角大樓也測試了低成本的3D列印迷你無人機群,希望用於監視和攻擊。美國國防部稱,未來將部署無人機群干擾敵方防禦系統,並通過小型感測器監視區域,甚至裝備攻擊性武器。這些迷你無人機名為「Perdix」,目前已經3D列印出它們的外殼模具,使得低成本批量生產成為可能。


據了解,巴西空軍也正在嘗試用3D列印技術製造飛機零件。

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3D列印技術製造飛機零件


據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過程。在IEAv使用增材製造特定部分(與氣體燃料噴射孔具有15度斜坡的飛機入口坡道)的成功後,3D列印已成為越來越重要的研究方式。後來,研究所用3D列印製造了高超音速引擎原型,和飛機模型。這些模型已經通過多次測試,如休克風洞試驗等。


此前IEAv使用傳統的製造技術,不僅價格昂貴,而且非常耗時,通常6個月只能生產一個配件。採用3D列印技術後,研究人員大大縮短了這一製造周期,可以在一周內完成配件的3D列印並通過測試。


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


現在,3D列印技術已經成功運用于飛機的零部件生產和維修。

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英國「旋風」戰鬥機


2014年1月,一架採用了3D列印技術生產的零件的「旋風」戰鬥機完成試飛。3D列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。英國航空航天系統公司稱,這是裝配3D列印部件的戰鬥機首次試飛成功。


2015年6月,韓國空軍使用的F-15K戰機發動機遭到損壞,其發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,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,又不犧牲任何質量。韓國空軍選擇了3D列印技術,找到德國3D印表機製造商利用專門的DMT技術完成了修復。


DMT技術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列印技術之一,幾乎能夠立即修復好韓國軍機的部件。


展望未來:3D列印一體化戰爭


最直觀的是供應鏈的變化。軍用3D列印技術將極大縮短軍隊供應鏈,降低後勤保障成本。美國公司認為,3D列印技術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,戰爭進程的變化。


中國國防報·軍事特刊曾發表文章稱,未來的戰爭有可能成為「3D一體化戰爭」:


3D列印技術將對未來信息化戰爭產生全面廣泛的影響,包括作戰理念、指揮體制、技術研發、裝備製造、後勤裝備保障等方方面面。如果從整個參戰體系各要素的關聯性去看待3D列印技術,可以毫不誇張地說,未來的一體化作戰,將是3D列印的一體化戰爭。


文中提到,3D列印可以更好地發揮一體化戰爭頂層設計的作用。頂層設計事關戰爭準備和戰爭實施的方向,牽一髮而動全身。但頂層設計難以對局部各要素在體系中發揮的作用和可能出現的問題做到面面俱到。


未來3D列印技術基本上能夠保證有什麼樣的圖,就能出什麼樣的產品。因此3D列印技術可以將頂層設計中的改變體現在圖紙上的預變,對預變的各要素進行細緻分割,既可以將分割後的要素部件進行樣品列印逐一測試,又可以將各要素無縫銜接實現整體組合運轉。這樣,就可以在試驗階段實現設計與實體運行相結合,預先發現實體運行可能出現的局部性問題以及局部性問題對體系系統產生的影響,及時修正頂層設計中出現的問題,從而使整體設計有更大的預見性和更多的改變空間,避免整體設計的失誤帶來的災難性影響。


最後,3D列印還可以提供更好的適應性,物理束縛大大降低。


沒有槍沒有炮,3D列印就地造,這在未來的戰爭中可能成為現實。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,只要有一台3D印表機,就可以馬上生產彈藥。再比如,一架3D飛機被敵人擊落以後,短短几小時後,另一架飛機馬上就從基地起飛。


但是,3D列印也會帶來一些風險。


比如,3D列印將會使人們獲得槍支彈藥的難度大大降低,槍支泛濫可能導致大眾的緊張情緒,造成更多的流血事件。恐怖分子利用3D印表機,也可以在短期內大規模生產殺傷性武器。


但是,無論如何,3D列印都會改變未來的戰爭形態。未來的戰爭中,一台其貌不揚的印表機也可能成為重點轟炸目標。


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