軍用3D打印：能否駛?cè)敫鼜V闊的“藍(lán)�,！�

來源：中國(guó)軍網(wǎng)

近日，英國(guó)國(guó)防公司推出全球首個(gè)3D打印無人機(jī)防御系統(tǒng),。該系統(tǒng)輕便耐用，可產(chǎn)生高功率電磁信號(hào)以干擾和破壞無人機(jī)的控制指揮鏈路,，進(jìn)而消滅敵方無人機(jī),。據(jù)悉，整個(gè)系統(tǒng)大部分是通過3D打印技術(shù)生產(chǎn),，可在作戰(zhàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行打印,。

3D打印技術(shù)，也稱增材制造,，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于建筑,、汽車,、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域,，被認(rèn)為是21世紀(jì)最具顛覆意義的科技之一,。

△3D打印過程渲染圖。制  圖：謝  安

近年來,，3D打印技術(shù)在武器裝備設(shè)計(jì),、制造以及維修保障等軍事領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。與此同時(shí),，3D打印技術(shù)在軍事應(yīng)用中的種種局限和缺點(diǎn),，也不容忽視。軍用3D打印能否成為未來軍事裝備領(lǐng)域發(fā)展新的“藍(lán)�,！�,，有待于其瓶頸的進(jìn)一步突破、潛力的進(jìn)一步挖掘,。

“點(diǎn)石成金,，聚沙成塔”的夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)

小時(shí)候，很多人都玩過這樣的游戲——堆起一堆沙子,，然后把它捏成一輛坦克或是一架飛機(jī),。

如今，現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這個(gè)魔法,。只不過,，捏沙子的手不是人手,，而是機(jī)器。這項(xiàng)技術(shù),，就是號(hào)稱未來可以打印萬物的3D打印技術(shù),。

3D打印思想起源于19世紀(jì)末，與之相伴生的是照相雕塑和地貌成形技術(shù),。

現(xiàn)代意義上的3D打印技術(shù),，誕生于20世紀(jì)80年代。1986年,，美國(guó)人查克·赫爾研發(fā)的3D打印技術(shù)獲得專利,，命名為立體光刻技術(shù)，后來開發(fā)出第一臺(tái)商用3D打印機(jī),。

3D打印技術(shù)從正式獲得專利以來,，如今已經(jīng)經(jīng)歷近40年的風(fēng)雨�,？傮w來看,， 3D打印技術(shù)目前進(jìn)入快速發(fā)展期，部分領(lǐng)域已具備較高的技術(shù)水平,。

近年來,，基于3D打印技術(shù)在武器裝備設(shè)計(jì)、制造以及維修保障等方面的應(yīng)用前景,，許多國(guó)家紛紛將目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)軍用3D打印,，以期在武器裝備發(fā)展上獲得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)——

2012年8月，世界上第一把3D打印gun問世,。和傳統(tǒng)制造方式相比,，由3D打印技術(shù)制造的槍械部件更精細(xì)、氣體孔洞更少,。

2014年1月,，英國(guó)空軍一架裝配有3D打印金屬部件的“旋風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)試飛成功。

2015年3月,，通過3D打印技術(shù),，俄羅斯莫斯科無線電技術(shù)科研所研制出“水鴨”兩棲打擊無人機(jī)。據(jù)悉,，依據(jù)3D打印技術(shù),，工作人員僅用兩個(gè)半月就實(shí)現(xiàn)了從概念到原型機(jī)的飛躍，生產(chǎn)耗時(shí)大大縮短,，制造成本也有所降低,。

美國(guó)一份題為《3D打印：先進(jìn)制造技術(shù)促進(jìn)供應(yīng)鏈改革》的報(bào)告中指出,，3D打印技術(shù)已進(jìn)入向軍用,、商用和民用領(lǐng)域快速普及的階段,。

據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，在全球13個(gè)主要國(guó)家所有涉及3D打印技術(shù)的用戶中,，軍方的業(yè)務(wù)量正以平均每年1.2%的速度增長(zhǎng),。這足以窺見各國(guó)對(duì)軍用3D打印技術(shù)的熱情。

這熱情源自3D打印技術(shù)的精準(zhǔn),、快速等優(yōu)點(diǎn),。英國(guó)3D打印無人機(jī)防御系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人在報(bào)道中稱，利用3D打印技術(shù),，他們輕松實(shí)施了傳統(tǒng)基于模具的生產(chǎn)方法無法實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),。這體現(xiàn)在軍事制造業(yè)生產(chǎn)模式上，除了按需便捷生產(chǎn),，3D打印技術(shù)還允許創(chuàng)建高級(jí)定制和專業(yè)化的設(shè)備。例如,，士兵可以擁有定制的頭盔,、防彈衣等防護(hù)裝備，可以在戰(zhàn)場(chǎng)上快速為傷員打印假肢,、關(guān)節(jié),，隨時(shí)隨地建造營(yíng)房和防御工事等。

“點(diǎn)石成金,，聚沙成塔”是人類永恒不變的夢(mèng)想,，而3D打印技術(shù)正在從物理意義上一點(diǎn)一點(diǎn)讓這個(gè)夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

面對(duì)未來戰(zhàn)場(chǎng),，適應(yīng)性與風(fēng)險(xiǎn)性并存

與傳統(tǒng)技術(shù)相比,，3D打印技術(shù)有一個(gè)最突出的優(yōu)點(diǎn)：無需機(jī)械加工或任何模具，就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件,，從而大幅縮短生產(chǎn)周期,。比如，利用3D打印技術(shù),，一個(gè)人,、一臺(tái)電腦、一部打印機(jī)便可以組成一個(gè)“工廠”,，這大大提高了生產(chǎn)速度,，減少了時(shí)間成本。

此外,，3D打印技術(shù)還能大幅降低武器裝備的造價(jià)成本,。在傳統(tǒng)武器裝備生產(chǎn)中，原材料經(jīng)過切割,、磨削,、腐蝕等工序,，最終形成零部件，然后被拼裝,、焊接成產(chǎn)品,。在這個(gè)過程中，部分原材料被浪費(fèi),。而通過3D打印技術(shù),，可直接在生產(chǎn)過程中根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)，打印出高精尖的武器裝備與配件,。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)按需取材,，整個(gè)生產(chǎn)過程幾乎不存在浪費(fèi)原材料的現(xiàn)象。據(jù)悉,，利用3D打印技術(shù),，美國(guó)一家公司制造的“愛國(guó)者”防空系統(tǒng)齒輪組件，其制造成本由原來的2-4萬美元降低至1250美元,，大大降低了造價(jià)成本,。

快速、精確,、浪費(fèi)少等優(yōu)點(diǎn),，使得3D打印技術(shù)具備較好的戰(zhàn)場(chǎng)適應(yīng)性，近年來,，隨著技術(shù)成熟度及性能的提升,，3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用不斷拓展，在武器裝備設(shè)計(jì),、制造,、維修等領(lǐng)域開始嶄露頭角。

設(shè)計(jì)方面——美國(guó)國(guó)家航空航天局在設(shè)計(jì)新一代大型運(yùn)載火箭的核心部件時(shí),，利用大型3D打印機(jī)進(jìn)行模具成型,，制造設(shè)計(jì)部件。該3D打印機(jī)采用選擇性激光熔煉技術(shù),，用激光將金屬粉末加熱成型,，相比數(shù)控機(jī)床制造，既可以縮短制造時(shí)間,，又可以提高制造精度,，降低制造成本，一舉多得,。

制造方面——利用3D打印技術(shù),，2021年，法國(guó)某公司打印了一款螺旋槳,。該螺旋槳由5個(gè)200公斤的葉片組成,，然后被安裝到一艘獵雷艦上,。據(jù)介紹，除了大幅縮短交付時(shí)間外,，該項(xiàng)目中的3D打印重新設(shè)計(jì)部件還可以提高能量和推力效率,，甚至可以改善隱身行動(dòng)中部件的聲學(xué)特征。

維修方面——目前,，3D打印技術(shù)在維修領(lǐng)域也日漸發(fā)揮作用,。比如，多國(guó)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修應(yīng)用中,，利用3D打印技術(shù)制造維修所需要的零部件,，解決了零部件短缺、采購(gòu)難度大的問題,，既節(jié)約了制造成本,，又縮短了維修周期。

盡管3D打印技術(shù)具有較強(qiáng)的戰(zhàn)場(chǎng)適應(yīng)性,，但在實(shí)際運(yùn)用中存在的問題同樣不容忽視,。

第一，原材料問題�,，F(xiàn)階段，可用于3D打印的材料種類并不多,。面對(duì)發(fā)展如此之快的3D打印市場(chǎng),，如何開發(fā)出更多可適用的打印材料是首要的難題。同時(shí),，也有專家提出質(zhì)疑,，目前3D打印機(jī)相對(duì)比較笨重，再加上各種原材料的重量,，反而會(huì)降低作戰(zhàn)部隊(duì)的機(jī)動(dòng)速度,。

第二，網(wǎng)絡(luò)安全問題,。因?yàn)?D打印機(jī)同時(shí)也是一臺(tái)計(jì)算機(jī),，所以理論上來說，黑客能對(duì)計(jì)算機(jī)做什么,，就同樣能對(duì)3D打印機(jī)做什么,。如果3D打印機(jī)被黑客攻擊或者感染了病毒，黑客就可以對(duì)其進(jìn)行編程,，在打印項(xiàng)目中添加缺陷,。這些缺陷如果到了戰(zhàn)場(chǎng)，其巨大的破壞力不言而喻,。

有待人工智能和新材料技術(shù)的“加持”

今年3月23日,，全球首枚3D打印火箭點(diǎn)火升空,，雖然未能成功入軌，卻預(yù)示著3D打印技術(shù)作為一種革命性的制造方法,，在航天,、軍事等領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力。

根據(jù)未來武器裝備的研發(fā)生產(chǎn)需求以及現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)的需要,，可以預(yù)見,，未來3D打印將在人工智能和新材料技術(shù)的“加持”下，向低成本,、高性能,、智能化方向發(fā)展。

——3D打印系統(tǒng)將更加小型化便攜化,。

為了適應(yīng)野外戰(zhàn)場(chǎng)快速精確保障要求,，提高武器裝備研發(fā)以及損傷零部件維修的響應(yīng)速度，未來3D打印系統(tǒng)將變得容易操作,，更加方便攜帶,。

——3D打印技術(shù)的材料將越來越多樣，整體供給能力不斷提升,。

隨著3D打印技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們對(duì)打印材料需求的不斷增加,，科研人員未來將研發(fā)出更多不同種類的打印材料，更加聚焦野外戰(zhàn)場(chǎng)快速精確保障要求,，注重與傳統(tǒng)制造技術(shù)相結(jié)合,，開拓連續(xù)打印、大件打印,、多材料打印等新的工藝方法,，不斷提高3D打印技術(shù)的速度、效率和精度,。

——3D打印技術(shù)將更加智能,，具備自適應(yīng)、自組裝甚至是自修復(fù)能力,。

在人工智能技術(shù)“加持”下打印出的武器裝備構(gòu)件,，能夠在瞬息萬變的戰(zhàn)場(chǎng)條件下實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能的相應(yīng)變化，從而提升環(huán)境適應(yīng)性,、優(yōu)化性能,、降低成本。類似“變形金剛”的智能變體坦克,、大炮,、飛機(jī)，或許很快就能出現(xiàn)在未來戰(zhàn)場(chǎng)。

不難想象一個(gè)畫面——

在未來信息化戰(zhàn)場(chǎng)上,，原本難度很大的受損武器維修工作將變得輕松：技術(shù)保障人員可隨時(shí)啟動(dòng)攜帶的3D打印機(jī),，直接把所需的部件一個(gè)個(gè)“打印”出來，迅速組裝,，讓武器重新投入戰(zhàn)場(chǎng),。

有了這種“克隆”武器的“移動(dòng)兵工廠”，不僅可以在戰(zhàn)時(shí)快速補(bǔ)充單兵作戰(zhàn)消耗,，還可以縮短新型武器的設(shè)計(jì)研發(fā)周期,，提升武器裝備的性能與生產(chǎn)效率……

毋庸置疑，3D打印技術(shù)為武器部件尤其是高端武器部件制造帶來了全新的成型工藝,，在未來戰(zhàn)爭(zhēng)和提升國(guó)防實(shí)力中將扮演重要角色,。如今，許多國(guó)家軍隊(duì)都制定了促進(jìn)3D打印技術(shù)發(fā)展的相關(guān)計(jì)劃,。

作為一種正處于快速上升趨勢(shì)的新技術(shù),，3D打印能否成為未來軍事裝備領(lǐng)域發(fā)展新的“藍(lán)海”,，讓我們拭目以待,。