15個3D打印國防軍事應用案例

南極熊導讀,，毫無疑問,，3D打印技術在國防軍工領域已有廣泛應用,，包括海事,、航空航天和陸軍裝備,。隨著該技術發(fā)展,，也越來越多地被國防領域重視,。事實上，預計到2027年,，軍用3D打印行業(yè)的價值將達到17億美元（約114億人民幣） ,。考慮全球關于軍工裝備都在研發(fā)輕量化,，更快的制作速度和更低的成本為核心方向,。南極熊根據(jù)國外現(xiàn)有的應用和預研項目進行盤點。以下為具體介紹,，排名不分先后,。

△美國研發(fā)現(xiàn)階段最大3D打印機計劃

最大的金屬3D打印機
美國軍方對3D打印技術的好處深信不疑，去年,，他們甚至宣布將建造世界上最大的金屬3D打印機,。美國DEVCOM陸軍地面車輛系統(tǒng)中心,，通過聯(lián)合ASTRO、英格索爾機床公司,、西門子和巖島兵工廠,、MELD公司的幫助下，合力建造這臺打印機,。
就在2022年7月29日,，南極熊了解到，英格索蘭在它的新工廠揭幕儀式中,，展示了為美國陸軍制造的兩臺增材制造機器中,，較大的一臺被稱為MasterPrint Metal。它使用的摩擦攪拌焊接金屬沉積系統(tǒng),，是由Meld Manufacturing公司開發(fā)的,。

完成后的打印機，將作為無接頭車體項目的一部分,，它的最終任務是為作戰(zhàn)車輛打印單片（一體）車體,。該項目預計需要14個月的時間，最終該打印機將能夠按需打印印30 x 20 x 12英尺的金屬部件（約9X6X3.6米）,。雖然我們最近沒有這方面的詳細信息,，但南極熊會持續(xù)關注該項目的發(fā)展。

△3D打印的跑道計劃

3D打印的跑道
軍事和國防領域的另一個應用來自ITAMCO（印第安納技術和制造公司）,，該公司利用增材制造技術開發(fā)了一種用于軍事遠征機場的跑道,。這些跑道墊是遠征機場（EAF）的一個重要組成部分。它們的功能是在較弱的地面上實施,，使軍用飛機能夠降落和起飛,。在此之前，使用的是由鋁板制成的便攜式跑道,，但由于它已經(jīng)過時,，軍隊需要找到一個創(chuàng)新的解決方案。德國EOS公司的M290 3D打印機,，被用來為美國空軍的軍事裝備創(chuàng)造一個更輕,、更耐用的跑道。

△軍用吊艙

ExOne和它的軍用吊艙
以加速開發(fā)堅固耐用的3D打印工廠吊艙為目標,。具體來說,，它涉及國防后勤局（DLA）價值160萬美元的合同。ExOne公司的Binderjet技術被用于軍事用途,，因為它的速度,、材料的靈活性和易用性能夠最好地滿足軍隊的關鍵需求。據(jù)稱，這臺專門為軍方設計的3D打印機能夠?qū)?0多種金屬,、陶瓷和其他粉末材料進行粘合劑噴射打印,。此外，還有其它功能深受美軍方肯定,。

△拆卸方向盤的夾具

美海軍的3D打印工具
該國海軍部門,，也在充分利用3D打印技術的優(yōu)勢。它們發(fā)現(xiàn),，利用3D打印提高現(xiàn)役裝備維護工作效率,。具體來說，這涉及到海軍陸戰(zhàn)隊系統(tǒng)司令部與供應營和行業(yè)伙伴合作,，例如,，生產(chǎn)用于拆卸方向盤的3D打印夾具。這是海軍車輛維修中經(jīng)常需要解決的問題,！該技術可以減少了維修時間和縮減工作流程,。

△WE43鎂合金

與南佛羅里達大學合作
美國軍隊除了經(jīng)常與各大公司合作以外，還廣泛與大學和高校合作,。最近,，佛羅里達大學的科學家們成功地3D打印了一種鎂合金，稱為WE43,。研究人員轉(zhuǎn)向研發(fā)這種材料并不是巧合,。目的，為了減輕現(xiàn)有美國大兵所攜帶的裝備重量（為了攜帶更多的彈藥和武器）,，在WE43和粉末激光融合工藝的幫助下,，它們可能已經(jīng)找到了解決方案。

△3D打印螺旋槳項目

3D打印船的螺旋槳  
法國公司Naval Group一直在使用3D打印來滿足各種需求,。2021年，得益于增材制造,，更具體地說,，得益于WAAM（Wire Arc Additive Manufacturing）工藝，Naval Group已經(jīng)3D打印了螺旋槳,。該螺旋槳由五個200公斤的葉片組成,，然后被安裝到一艘探雷船上。該項目背后的團隊解釋說,，通過使用該技術,，他們大大減少了施工時間，并最大限度地減少了使用的材料數(shù)量（降低成本）,。

△直升機尾翼

西班牙空軍與3D打印
該技術在制造的零件中提供了硬度,、強度和亮度的特性。由于內(nèi)部纖維增強，已經(jīng)開發(fā)出各種工具和最終零件,，能夠承受非常高的應力,，并且設計出可以在嚴苛環(huán)境中使用的特種部件。

西班牙空軍直升機車間負責人表示,，如今,，對于每個零件的要求，能采用3D打印的,，盡量用該技術,，而最后才考慮傳統(tǒng)制作方式。例如,，直升機起落架的泄漏控制測量工具,，或直升機主旋翼的定制鑰匙等。

△General Lattice的3D打印頭盔

General Lattice為美國陸軍設計的頭盔
該公司是一家三維設計軟件公司,，通過3D打印和結(jié)構(gòu)設計來改善陸軍戰(zhàn)斗頭盔的抗沖擊性,。為了這個項目，該公司開發(fā)了一套預測性建模工具,，用于設計和生成頭盔的材料,。從而可以改善士兵在戰(zhàn)場上的防護能力，以及提高頭部遭到撞擊后的生存性,，3D打印材料將在真實環(huán)境中進行測試,，以驗證，發(fā)展指揮部士兵中心的性能要求,。

△視頻：澳大利亞陸軍利用金屬增材制造,，為一輛裝甲車設計了十幾個備件

裝甲車備件
澳大利亞陸軍利用金屬增材制造，特別是SPEE3D開發(fā)的解決方案,，為一輛裝甲車設計了十幾個備件,。這些零件已經(jīng)過測試，并通過了野外使用認證,，提高了澳大利亞陸軍的后勤保障靈活性,。

這些打印部件包括，例如,，僅用29分鐘3D打印一個輪罩,，總體成本為100澳元（約83元人民幣）。此案例中使用的機器是WarpSPEE3D,，它的打印量為1000 x 700毫米,，速度為每分鐘1公斤。通過3D打印技術,，軍隊能夠減少其裝甲車的停工時間,，從而更好地應對緊急情況。

△美國海軍一直在投資3D打印技術，并且是同時開展

美國海軍與增材制造
多年來,，美國海軍一直在開展多個該技術的研發(fā)項目,。其目的是，提高遠洋執(zhí)行任務中,，設備維護的效率,，特別是在制造備件時。這就是為什么海軍研究生院（NPS）投資了施樂公司的ElemX金屬機器,。它用它來設計潛艇和艦艇的備件,，以及工具。這使海軍可以獲得更短的供應鏈,，并制造定制部件,。

NPS并不是唯一一個在海事領域推出3D打印項目的公司。事實上,，MatterHackers公司已經(jīng)與美國海軍簽訂了為期5年的合同,，為該國海軍提供所需要的所有3D設備，以及培訓課程和維護,。該公司幫助海軍部署Ultimaker S5 3D打印機,，來設計定制部件和其他應用。

△3D打印炸藥,，將更安全

未來能量學項目
來自英國的未來能量學項目在研究,、炸藥測試、新型能量學制造,、爆炸建模,、化學合成、熱特性和危險測試等領域開展工作,。該項目的目標是,，創(chuàng)造新的高能材料和診斷方法來驗證新材料。

3D打印將被用于開發(fā)新的爆炸物配方,。這為潛在的用戶提供了許多好處,，包括減少儲存和運輸成本以及提高性能。炸藥可以根據(jù)要求精確定制,，并以新穎和復雜的設計制造，這在以前是無法想象的,。制造過程使用LabRAM共振聲學混合器,，它使用聲能而不是物理葉片來混合材料，使過程更加安全,。目前,，該3D打印項目目前仍處于測試階段。

△美國正在開展無關節(jié)車體項目

美國ASTRO公司與3D打印，戰(zhàn)車車體
應用科學與技術研究組織,，也被稱為ASTRO America,，已被美國陸軍選中參與無關節(jié)車體項目。這個項目得到了美國國防部制造創(chuàng)新受益研究所的支持,，是利用3D打印技術開發(fā)和提供戰(zhàn)斗車輛車體的一部分,。他們希望減少制造時間，降低生產(chǎn)成本,，同時減輕車輛的重量,，提高其性能和生存能力。

△位于德克薩斯州巴斯特羅普的Camp Swift訓練營房

3D建筑公司ICON與營房
在這個特殊的項目中,，該公司與德克薩斯州軍事部門,、Logan建筑公司和Fort Structures公司合作，創(chuàng)造了北美最大的3D打印營房,。使用ICON公司的Vulcan建筑系統(tǒng)（這是一個由平板電腦操作的機器人打印機,，與水泥基材料一起工作），公司和軍方的合作成功地建造了第一個供士兵居住的3D打印營房,。最終的建筑面積約為3800平方英尺,，能夠同時容納72名士兵。

△3D打印船體概念圖

3D打印的潛艇船體
多年來,，美國國防部已將3D打印技術廣泛應用于航空航天,，以及地面和海洋。最新消息,，它們正在研究該技術用于深海,。在這項新的努力中，橡樹嶺國家實驗室（ORNL）與美國海軍的顛覆性技術實驗室合作,，共同創(chuàng)建一個3D打印的潛艇船體,，這在軍事歷史上是第一次。

通過使用ORNL的FDM大面積增材制造（BAAM）技術,，該團隊生產(chǎn)了一個30英尺長（約9.1米）的概念船體,，有6個碳纖維復合材料部分，其生產(chǎn)速度和成本都比使用傳統(tǒng)的制造方法要高,。雖然目前仍在測試中,，但有跡象表明，很快會有更多的3D打印潛艇潛入海洋,。

熊友們還知道哪些3D打印在國防軍工上的應用嗎,，歡迎下方留言討論。