增材制造技術(shù)在軍用裝備快速修復(fù)中的應(yīng)用

來源： 中國(guó)軍融智庫(kù)
作者：劉偉

導(dǎo)讀:在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)迅猛發(fā)展的今天,，軍用裝備快速修復(fù)能力對(duì)提高軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力具有十分重要的意義,。文章旨在論述增材制造技術(shù)用于軍用裝備快速維修的現(xiàn)狀,、優(yōu)勢(shì),、面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展前景,。通過對(duì)增材制造技術(shù)的定義,、歷史發(fā)展和與傳統(tǒng)制造技術(shù)的對(duì)比分析，明確它在軍事裝備快速修復(fù)過程中的核心地位,。進(jìn)一步討論增材制造技術(shù)修復(fù)不同軍種裝備的實(shí)例,，論證技術(shù)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也指出局限性和挑戰(zhàn),。基于此提出加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新,，優(yōu)化工藝流程和質(zhì)量控制,，提高人才培養(yǎng)和專業(yè)能力，探索跨領(lǐng)域融合協(xié)同創(chuàng)新的策略和建議,。本課題研究對(duì)增材制造技術(shù)用于軍用裝備快速維修具有理論指導(dǎo)與實(shí)踐參考作用,。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境中軍用裝備快速修復(fù)能力對(duì)保障部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力具有重要意義。增材制造技術(shù)作為新興制造技術(shù),，因其靈活性,、高效性等特點(diǎn)為軍用裝備快速維修提供了全新解決方案。文章將對(duì)增材制造技術(shù)用于軍用裝備快速維修的研究現(xiàn)狀進(jìn)行論述,，對(duì)該技術(shù)所面臨的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)進(jìn)行分析,，對(duì)該技術(shù)的發(fā)展前景進(jìn)行預(yù)測(cè)。

增材制造技術(shù)應(yīng)用于軍用裝備的快速維修,，雖顯示出巨大潛力,，但是還存在著一些急需解決的問題。如增材制造技術(shù)中的材料選擇,，制造精度和成本控制還需要進(jìn)一步的優(yōu)化,。另外，增材制造技術(shù)應(yīng)用于軍用裝備快速維修的標(biāo)準(zhǔn)化,、規(guī)范化有待深入研究,。這些問題的出現(xiàn)制約著增材制造技術(shù)的廣泛推廣和應(yīng)用。

針對(duì)上述問題提出相應(yīng)的策略與建議,。一是需加強(qiáng)軍用裝備快速維修增材制造技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新,，以提高制造精度及可靠性。二是需對(duì)增材制造技術(shù)應(yīng)用于軍用裝備快速維修的工藝流程和質(zhì)量控制進(jìn)行優(yōu)化,，以達(dá)到降低成本,、提高效益的目的。三是必須提高增材制造技術(shù)應(yīng)用于軍用裝備快速維修的人才培養(yǎng)和專業(yè)能力,，才能適應(yīng)軍用裝備的快速維修,。通過實(shí)施上述戰(zhàn)略與建議，可進(jìn)一步促進(jìn)增材制造技術(shù)應(yīng)用于軍用裝備的快速維修,，從而為軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的提高提供強(qiáng)有力的支持,。

一、增材制造技術(shù)概述

（一）增材制造技術(shù)定義與發(fā)展歷程
增材制造技術(shù)也叫做3D打印技術(shù),，是一種先進(jìn)的制造技術(shù),，通過逐層疊加材料來構(gòu)建三維實(shí)體。增材制造技術(shù)自上世紀(jì)80年代產(chǎn)生至今，已經(jīng)走過一個(gè)由概念提出向?qū)嵺`應(yīng)用迅速發(fā)展的時(shí)期,。它的界定不僅涉及技術(shù)自身,，而且還蘊(yùn)含著新的設(shè)計(jì)理念與制造哲學(xué)。增材制造技術(shù)由于具有靈活性,，高效性以及定制化等優(yōu)點(diǎn)而顯示出極大的應(yīng)用潛力與前景,，是軍用裝備快速修復(fù)中的重要技術(shù)之一。文章將就增材制造技術(shù)從技術(shù)定義,，發(fā)展過程,，軍事應(yīng)用潛力,，與傳統(tǒng)制造技術(shù)對(duì)比及其對(duì)軍用裝備快速維修的重要意義展開深入討論,。

增材制造技術(shù)作為一項(xiàng)具有革命性的生產(chǎn)工藝，其歷史可以追溯到1984年,。那時(shí),，美國(guó)發(fā)明家查爾斯·赫爾（Charles Hull）發(fā)明了立體光固化（SLA）技術(shù)，這標(biāo)志著增材制造技術(shù)的誕生,。接下來,，眾多的增材制造方法陸續(xù)被推出，包括選擇性激光熔化（SLM）,、電子束熔化（EBM）以及熔融沉積成型（FDM）等技術(shù),，這些工藝在材料選擇，制造精度和生產(chǎn)效率上都有其獨(dú)特之處,，這大大促進(jìn)了增材制造工藝的開發(fā)與應(yīng)用,。隨著科技的日益成熟與進(jìn)步，增材制造在軍事領(lǐng)域中的運(yùn)用逐漸被人們所重視,，尤其在軍用裝備的快速維修中,，它所表現(xiàn)出的特有優(yōu)勢(shì)與巨大潛力為軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的提高提供了一種全新的解決思路。

（二）增材制造技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用潛力
增材制造技術(shù)就是利用逐層疊加材料構(gòu)建對(duì)象的一種制造手段,。在軍事領(lǐng)域中,，該技術(shù)顯示出極大應(yīng)用潛力。一是增材制造技術(shù)可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀,、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的快速生產(chǎn),，對(duì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)高定制化要求軍用裝備非常重要,。如利用增材制造技術(shù)可迅速制造滿足具體任務(wù)要求的武器配件或者防護(hù)裝備等,；二是增材制造技術(shù)對(duì)提高設(shè)備維修與修復(fù)效率有顯著優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)維修方法通常耗時(shí)耗力,，增材制造技術(shù)能夠迅速將受損零件的替代品印制到戰(zhàn)場(chǎng)或者基地,，從而減少了設(shè)備停運(yùn)時(shí)間，增強(qiáng)了兵力作戰(zhàn)連續(xù)性；另外,，增材制造技術(shù)對(duì)于降低軍事裝備制造成本,、提高材料利用率等都有著明顯的優(yōu)勢(shì)。增材制造技術(shù)通過優(yōu)化設(shè)計(jì),、減少材料浪費(fèi)等措施,，在提升設(shè)備可持續(xù)性、環(huán)境友好性等方面幫助減輕了軍事預(yù)算負(fù)擔(dān),。

（三）增材制造技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)的比較
增材制造技術(shù)較傳統(tǒng)制造技術(shù)在諸多方面都顯示出特有的優(yōu)越性,。一是從設(shè)計(jì)自由度上看，增材制造技術(shù)使傳統(tǒng)方法很難實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜形狀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)得以制造,，為創(chuàng)新設(shè)計(jì)帶來更多的可能,；二是從生產(chǎn)效率上看，增材制造技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)快速樣機(jī)生產(chǎn),，單件小批量生產(chǎn),，減少由設(shè)計(jì)向制造過渡的時(shí)間，增加生產(chǎn)靈活性,。這在軍事領(lǐng)域快速響應(yīng),，定制化需求顯得格外重要；從材料利用率上看,，增材制造技術(shù)采用逐層疊加來制造對(duì)象,，降低材料浪費(fèi)，比傳統(tǒng)切削和鑄造制造方法材料利用效率高,。

但增材制造技術(shù)也有一些局限,。比如在制造大型裝備或者高強(qiáng)度，耐高溫材料零件等方面,，傳統(tǒng)的制造技術(shù)也許會(huì)更成熟,，更可靠。另外,，增材制造技術(shù)可能會(huì)面臨著材料性能的不穩(wěn)定性和后期加工的復(fù)雜性,。

二、增材制造技術(shù)在軍用裝備快速修復(fù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
（一）增材制造技術(shù)在不同軍種裝備修復(fù)中的應(yīng)用案例
陸軍方面,，增材制造技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于坦克,，裝甲車和其他地面裝備關(guān)鍵部件的快速維修。如利用3D打印技術(shù)可快速制作戰(zhàn)場(chǎng)損壞部件替代品以減少設(shè)備維修時(shí)間,、提高軍隊(duì)機(jī)動(dòng)性及作戰(zhàn)效率等,。在海軍領(lǐng)域，增材制造技術(shù)也顯示出了它在艦船維修上的價(jià)值,。利用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了艦船中螺旋槳,，閥門及其他復(fù)雜部件的快速制作,，減少了等待部件供給帶來的拖延。在空軍方面,，飛機(jī)維修也越來越多地采用增材制造技術(shù),。利用3D打印技術(shù)，我們能夠迅速生產(chǎn)飛機(jī)中的關(guān)鍵組件,，例如發(fā)動(dòng)機(jī)部件和起落架等,，這有助于提升飛機(jī)的維護(hù)效率和穩(wěn)定性。

（二）增材制造技術(shù)在軍用裝備快速修復(fù)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
增材制造技術(shù)應(yīng)用于軍用裝備快速維修,，技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著,。一是增材制造技術(shù)靈活性高、定制性強(qiáng),，能夠按照實(shí)際需要快速地設(shè)計(jì),、制造所需要的零件，以適應(yīng)軍用裝備對(duì)快速維修的個(gè)性化要求,。二是增材制造技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜形狀與結(jié)構(gòu)的生產(chǎn),，對(duì)某些傳統(tǒng)制造技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜零件,，增材制造技術(shù)也能夠很容易地處理,。另外增材制造技術(shù)還有著材料利用率更高，生產(chǎn)周期更短以及成本比較低的優(yōu)勢(shì),，這都使增材制造技術(shù)被廣泛應(yīng)用于軍用裝備的快速維修,。

增材制造技術(shù)也為軍用裝備的快速維修帶來了一些限制與挑戰(zhàn)。比如增材制造技術(shù)中材料性能,，精度控制以及后處理都還存在著一些缺陷,，這都有可能對(duì)零件的品質(zhì)以及可靠性造成影響。另外增材制造技術(shù)裝備費(fèi)用比較昂貴,，對(duì)某些受經(jīng)濟(jì)條件限制的軍隊(duì)可能難以承受,。所以如何突破上述限制，發(fā)揮增材制造技術(shù)優(yōu)勢(shì)是目前亟待解決的一個(gè)重要課題,。

（三）增材制造技術(shù)在軍用裝備快速修復(fù)中的局限性與挑戰(zhàn)
盡管增材制造技術(shù)在軍用裝備快速修復(fù)中具有顯著優(yōu)勢(shì),，但其局限性和挑戰(zhàn)也不容忽視。一是增材制造技術(shù)對(duì)材料性能還具有局限性,。當(dāng)前在增材制造技術(shù)中所用材料品種比較少,，而且有些材料在性能上還不能與傳統(tǒng)材料媲美，可能影響零件的耐用性及可靠性,。二是增材制造技術(shù)的精度控制也受到了挑戰(zhàn),。因增材制造時(shí)存在熱影響、變形等問題,，會(huì)使零件尺寸精度及表面質(zhì)量很難達(dá)到軍用裝備嚴(yán)格要求,。另外，增材制造技術(shù)后處理中存在著一些問題，比如零件熱處理,、表面處理等等,，這類后處理都有可能使生產(chǎn)成本及周期提高。

（四）增材制造技術(shù)在軍用裝備快速修復(fù)中的發(fā)展趨勢(shì)與前景
增材制造技術(shù)用于軍用裝備快速維修的未來發(fā)展趨勢(shì)與展望如下,。一是隨著材料科學(xué)與制造技術(shù)的發(fā)展,，增材制造技術(shù)中所用材料的品種會(huì)越來越多，其性能會(huì)進(jìn)一步提高,，從而有利于解決目前材料在性能上存在的局限性,。二是隨著增材制造技術(shù)中精度控制，后處理等工藝上的突破,，零件的品質(zhì)與可靠性會(huì)有進(jìn)一步的提高,，以適應(yīng)軍用裝備對(duì)零件的苛刻要求。另外,，由于增材制造技術(shù)不斷推廣,，成本不斷下降，它將更多地被用于軍用裝備快速維修,，從而為軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力的提高提供了強(qiáng)有力的支持,。

（五）增材制造技術(shù)在軍用裝備快速修復(fù)中的策略與建議
為解決增材制造技術(shù)應(yīng)用于軍用裝備快速維修所面臨的問題和挑戰(zhàn)，提出了如下策略和建議,。一是要加強(qiáng)軍用裝備快速維修增材制造技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新,，促進(jìn)材料科學(xué)和制造工藝取得突破性進(jìn)展，適應(yīng)軍用裝備高性能材料要求,。二是對(duì)增材制造技術(shù)應(yīng)用于軍用裝備快速維修的工藝流程及質(zhì)量控制進(jìn)行了優(yōu)化,，通過對(duì)制造參數(shù)的準(zhǔn)確控制來改善產(chǎn)品精度及表面質(zhì)量并降低內(nèi)部缺陷。另外,，提高增材制造技術(shù)應(yīng)用于軍用裝備快速維修的人才培養(yǎng)和專業(yè)能力,，為國(guó)家培養(yǎng)出一批懂技術(shù)、會(huì)管理的復(fù)合人才,，為滿足軍用裝備增材制造技術(shù)快速維修的需要,。三是探索增材制造技術(shù)跨領(lǐng)域融合協(xié)同創(chuàng)新應(yīng)用于軍用裝備快速維修，并結(jié)合人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域,，使增材制造技術(shù)向智能化,，自動(dòng)化方向發(fā)展，從而提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量穩(wěn)定性,。通過實(shí)施上述戰(zhàn)略和建議,，有望促進(jìn)增材制造技術(shù)廣泛應(yīng)用于軍用裝備快速修復(fù)中，從而為增強(qiáng)部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力提供強(qiáng)有力的支持,。

三,、增材制造技術(shù)在軍用裝備快速修復(fù)中的策略與建議
（一）加強(qiáng)增材制造技術(shù)在軍用裝備快速修復(fù)中的技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新
軍用裝備快速修復(fù)對(duì)于確保部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗準(zhǔn)備狀態(tài)具有重要意義,，增材制造技術(shù)創(chuàng)新是促進(jìn)增材制造廣泛應(yīng)用的核心內(nèi)容。一是增加研發(fā)投入,，鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)共同開展技術(shù)攻關(guān)是提升增材制造技術(shù)成熟可靠程度的關(guān)鍵所在,。二是注重新材料研發(fā)，滿足不同軍用裝備修理多樣化要求,，保證修理材料品質(zhì)及性能,。另外，與國(guó)際先進(jìn)水平加強(qiáng)交流和合作,，主動(dòng)引進(jìn)和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)既可縮短研發(fā)周期又可推動(dòng)國(guó)內(nèi)增材制造技術(shù)迅速提高,，從而提升軍用裝備維修效率與質(zhì)量，加強(qiáng)軍隊(duì)后勤保障能力,。

（二）優(yōu)化增材制造技術(shù)在軍用裝備快速修復(fù)中的工藝流程與質(zhì)量控制
優(yōu)化工藝流程,，嚴(yán)格質(zhì)量控制，是保證增材制造技術(shù)應(yīng)用于軍用裝備快速修復(fù)效果較好的關(guān)鍵步驟,。一是現(xiàn)有工藝流程需經(jīng)過梳理與優(yōu)化,，去除冗余環(huán)節(jié)、精簡(jiǎn)生產(chǎn)步驟才能顯著提高生產(chǎn)效率與響應(yīng)速度,。二是建立全面,、嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)增材制造工藝關(guān)鍵參數(shù)，保證每個(gè)修復(fù)件質(zhì)量能夠滿足乃至超越軍用裝備嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn),。另外,，修復(fù)件后處理技術(shù)的進(jìn)一步研究也是非常關(guān)鍵的,。通過對(duì)熱處理,，表面處理和其他后處理工藝的完善，修復(fù)件機(jī)械性能不但得到了進(jìn)一步提高,，而且使用壽命也得到明顯延長(zhǎng),。這樣既可以提高軍用裝備可靠性與安全性，又可以減少長(zhǎng)期運(yùn)行維護(hù)成本,，對(duì)增強(qiáng)部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力與保障能力有著重要意義,。

（三）提升增材制造技術(shù)在軍用裝備快速修復(fù)中的人才培養(yǎng)與專業(yè)能力
增材制造技術(shù)能否不斷進(jìn)步，取決于專業(yè)人才培養(yǎng)與開發(fā)的水平,。一是高等教育機(jī)構(gòu)及職業(yè)技術(shù)學(xué)院需加強(qiáng)增材制造技術(shù)相關(guān)專業(yè)建設(shè),，以培養(yǎng)技術(shù)基礎(chǔ)扎實(shí)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的優(yōu)秀人才,。這類人才既需要掌握增材制造關(guān)鍵技術(shù),，又需要具有市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)、產(chǎn)品開發(fā)等綜合能力,，從而形成集技術(shù),、管理于一體的復(fù)合型人才,；二是作為增材制造技術(shù)運(yùn)用主體的企業(yè)要注重職工在職培訓(xùn)及繼續(xù)教育工作，不斷提高職工了解新技術(shù),、運(yùn)用新技術(shù)的能力,。通過經(jīng)常性的技能培訓(xùn)與實(shí)踐操作，員工可以熟練地應(yīng)用增材制造技術(shù)來提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量,；三是企業(yè)要和科研機(jī)構(gòu)和高等院校建立密切合作,，以產(chǎn)學(xué)研一體化的模式將人才培養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新深度結(jié)合。這一協(xié)作能夠促進(jìn)理論知識(shí)和實(shí)踐技能高效融合,，加速技術(shù)成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用和增材制造技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展,。

（四）探索增材制造技術(shù)在軍用裝備快速修復(fù)中的跨領(lǐng)域融合與協(xié)同創(chuàng)新
將增材制造技術(shù)應(yīng)用于軍用裝備的快速維修需要同其他方面技術(shù)集成協(xié)同創(chuàng)新。如可與信息技術(shù),，材料科學(xué),，機(jī)械工程交叉合作發(fā)展新型增材制造技術(shù)及應(yīng)用方案。與此同時(shí),，還應(yīng)強(qiáng)化與軍事需求之間的銜接,，并結(jié)合實(shí)際需要開展技術(shù)定制及優(yōu)化工作，以提升增材制造技術(shù)對(duì)軍用裝備快速維修的適用性及有效性,。通過跨領(lǐng)域融合及協(xié)同創(chuàng)新可持續(xù)擴(kuò)大增材制造技術(shù)應(yīng)用,，提升增材制造技術(shù)對(duì)軍用裝備快速維修的價(jià)值及貢獻(xiàn)。

四,、結(jié)語(yǔ)
文章深入探究時(shí),，綜合分析了增材制造技術(shù)對(duì)于軍用裝備的快速維修。增材制造技術(shù)以其靈活性和高效性,，為軍用裝備的快速修復(fù)提供了一種新的解決方案,，這一點(diǎn)已經(jīng)得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛認(rèn)可。通過比較分析發(fā)現(xiàn)增材制造技術(shù)對(duì)軍用裝備的快速修復(fù)表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性,，例如減少修復(fù)時(shí)間,，降低成本和改善修復(fù)質(zhì)量。

研究結(jié)論認(rèn)為,，雖然增材制造技術(shù)應(yīng)用于軍用裝備快速修復(fù)面臨著材料性能不確定,，工藝流程復(fù)雜，專業(yè)人才需求高等局限與挑戰(zhàn),，但是經(jīng)過不斷的技術(shù)研發(fā)和革新,，上述挑戰(zhàn)就能夠得到克服。另外,，優(yōu)化工藝流程和質(zhì)量控制及提高人才培養(yǎng)和專業(yè)能力對(duì)促進(jìn)增材制造技術(shù)應(yīng)用于軍用裝備的快速維修具有重要意義,。

參考文獻(xiàn)
[1]李翔,吳文恒,王濤.激光快速增材制造技術(shù)在國(guó)防科技中的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J].表面工程與再制造,2023(4):20-26.
[2]肖貴乾,張焱城,周杰,等.大型航空熱鍛模增材復(fù)合制造修復(fù)技術(shù)及應(yīng)用[J].大型鑄鍛件,2022(6):15-19.
[3]陳劍鋒,黃煒,李鋒,等.電弧增材制造技術(shù)在滑動(dòng)軸承領(lǐng)域的應(yīng)用[J].軸承,2021(7):1-7.
[4]柏關(guān)順,韓日宏,明珠,等.金屬增材制造技術(shù)在武器裝備的應(yīng)用和發(fā)展[J].兵器材料科學(xué)與工程,2021(6):135-147.
[5]孫明旭.增材制造和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在裝備維修領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].女人坊(新時(shí)代教育),2021(12):00296-00296.
[6]潘新,張英偉,劉艷梅,等.金屬增材制造技術(shù)應(yīng)用于軍用飛機(jī)維修保障淺析[J].航空制造技術(shù),2021(3):34-43.