3D打印已全面應(yīng)用于中國殲-20和殲-31戰(zhàn)機(jī)研發(fā)

用3D打印制造的半自動(dòng)步槍

      近日,，一家美國公司利用3D打印技術(shù),，成功造出AR-15半自動(dòng)步槍的彈匣及其他部件,。不久后，這家公司又在互聯(lián)網(wǎng)上公布,，首款名為“解放者”的3D打印gun試射成功,。新技術(shù)的出現(xiàn)，往往最先用于軍事領(lǐng)域,�,？梢灶A(yù)計(jì)的是,，3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)日趨廣泛,，以3D打印技術(shù)為代表的新工業(yè)革命，必將引發(fā)新軍事革命,。請看科技日報(bào)特約專稿——3D打�,。褐�推未來軍事新變革��

      看過電影《十二生肖》的觀眾大概都對里面用3D打印技術(shù)制造圓明園獸首贗品的場景記憶猶新,。一張3D電腦圖紙,，一臺(tái)3D打印機(jī)，幾分鐘就可以制造出一個(gè)完美復(fù)制的產(chǎn)品,。

      3D打印技術(shù)又稱為“快速成型技術(shù)”或“增材制造技術(shù)”,，誕生于上世紀(jì)80年代末，主要是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),，通過材料疊層添加構(gòu)造三維物體的變革性,、數(shù)字化增材制造技術(shù)。與傳統(tǒng)制造業(yè)的“減材制造技術(shù)”相比,，3D打印技術(shù)具有制造成本低,、研制周期短、生產(chǎn)效率高等明顯優(yōu)勢,，已成為引領(lǐng)未來全球制造業(yè)發(fā)展趨勢的關(guān)鍵詞,，廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)制造業(yè),、航空航天、生物醫(yī)學(xué),、文物保護(hù)、食品行業(yè),、建筑設(shè)計(jì),、文化創(chuàng)意和配件飾品等領(lǐng)域。

      2012年,，美《時(shí)代》周刊將3D打印產(chǎn)業(yè)列為“美國十大增長最快的工業(yè)”。英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志則認(rèn)為,，3D打印技術(shù)將與數(shù)字化生產(chǎn)模式一同成為引發(fā)第三次工業(yè)革命的關(guān)鍵因素。2012年底,，美國《外交政策》雜志網(wǎng)站刊登的題為《今日未來武器——2013年值得關(guān)注的五種武器》的文章中,，3D打印武器排在榜首,！

      可以設(shè)想,，作為先進(jìn)制造技術(shù)之一,，3D打印技術(shù)所具有的數(shù)字化,、智能化、個(gè)性化,、定制化的核心理念,，必將引發(fā)一場劃時(shí)代的軍事技術(shù)革命和作戰(zhàn)方式變革。當(dāng)前,，以美國,、歐盟為代表的世界主要軍事強(qiáng)國已經(jīng)嗅到了這股浪潮的氣息，紛紛制定標(biāo)準(zhǔn),、研發(fā)技術(shù),、推廣應(yīng)用，以期在新一輪軍事變革中占據(jù)有利位置,。在未來信息化戰(zhàn)爭中,，3D打印技術(shù)的成熟應(yīng)用，對推動(dòng)軍隊(duì)建設(shè)和保障方式發(fā)展將產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響,。

      武器裝備實(shí)現(xiàn)隨時(shí),、隨地,、按需生產(chǎn)

      3D打印技術(shù)給武器裝備帶來的變化無疑是革命性的。它可直接用于戰(zhàn)場武器裝備的維護(hù)與保障。在未來信息化戰(zhàn)場上,，技術(shù)保障人員可隨時(shí)利用攜帶的3D打印機(jī),，直接把損毀的武器裝備部件打印出來，裝配后可重新投入戰(zhàn)場,�,？梢灶A(yù)見，未來不僅小型gun,、簡單物資可實(shí)現(xiàn)打印,，軍艦、飛機(jī),、坦克等大型,、復(fù)雜的武器裝備，甚至軍事基地等都可用3D打印機(jī)直接或間接“制造”出來,。

      當(dāng)前,，它已開始在戰(zhàn)爭中小試牛刀。外媒報(bào)道稱,，美國陸軍2011年就向阿富汗部署了3D打印移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室,，為士兵現(xiàn)場創(chuàng)建工具和其他設(shè)備。該實(shí)驗(yàn)室能通過使用3D打印機(jī)和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制設(shè)備將鋁,、鋼材和塑料生產(chǎn)加工成所需零部件,，從而實(shí)現(xiàn)在戰(zhàn)區(qū)內(nèi)快速生產(chǎn)原型產(chǎn)品。美國陸軍計(jì)劃通過這種做法增強(qiáng)單兵作戰(zhàn),、戰(zhàn)區(qū)巡邏以及小型前線作戰(zhàn)基地的可持續(xù)能力,。同時(shí)，美國陸軍也在加速3D打印技術(shù)實(shí)戰(zhàn)化部署,，以提高戰(zhàn)時(shí)裝備保障能力,，降低武器裝備造價(jià)成本，增強(qiáng)持續(xù)戰(zhàn)斗力,。

      與武器裝備生產(chǎn)的傳統(tǒng)工藝模式不同,，3D打印技術(shù)集概念設(shè)計(jì)、技術(shù)驗(yàn)證與生產(chǎn)制造于一體,，這必將極大縮小武器裝備從“概念”到“定形”的時(shí)間差,，從而加快武器裝備的更新周期，實(shí)現(xiàn)隨時(shí),、隨地,、按需生產(chǎn)。有媒體報(bào)道,，殲-10戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)用了近10年時(shí)間,，而運(yùn)用3D打印技術(shù)后,，我國在3年時(shí)間內(nèi)就推出了艦載機(jī)殲-15，直接跨入第三代艦載戰(zhàn)斗機(jī)方陣,。目前,，3D打印技術(shù)已被全面應(yīng)用于殲-20隱形戰(zhàn)斗機(jī)和殲-31第五代戰(zhàn)斗機(jī)的研發(fā)中。不容置疑,，3D打印技術(shù)正在制造空軍發(fā)展的“中國速度”,。

     而美國政府為重振制造業(yè)建立的15所3D打印技術(shù)研究院中，有2所歸國防部控制,，專注于開發(fā)建造軍隊(duì)數(shù)字資料庫和新型金屬材料,，用來簡化制造“復(fù)雜的武器系統(tǒng)”。

實(shí)現(xiàn)后勤保障革命性變化

      未來信息化戰(zhàn)爭中，3D打印技術(shù)的重要價(jià)值還在于使得戰(zhàn)場保障方式發(fā)生革命性變化：將由以依托后方為主,，變?yōu)橐躁嚨亍癉IY”為主,，即由作戰(zhàn)人員在戰(zhàn)地自助生產(chǎn)行動(dòng)所需的后勤藥品、食品和物資等,。據(jù)2012年4月美國國防部公布的《政府計(jì)劃》,，美軍期望在非戰(zhàn)爭軍事行動(dòng)中，通過3D打印技術(shù)現(xiàn)場制造出能夠滿足實(shí)際所需的食品,、藥品和裝備,，從而率先實(shí)現(xiàn)后勤保障的革命性變化。

      戰(zhàn)場“零傷亡”愈來愈成為世界各國軍隊(duì)追求的理想目標(biāo),，其努力途徑之一就是及時(shí)有效的醫(yī)療救護(hù),，以提高傷員的生存概率。但受戰(zhàn)場時(shí)間,、空間,、環(huán)境等諸多不確定因素的制約，戰(zhàn)場應(yīng)急救護(hù)往往難以實(shí)現(xiàn)效果最佳化,。應(yīng)用3D生物打印技術(shù)對受損關(guān)節(jié),、部位甚至器官進(jìn)行小批量、數(shù)字化的定制,，能夠最大限度地滿足不同傷員的醫(yī)療需求,。目前,，通過該技術(shù)打印的無生命修復(fù)形式已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)�,？梢韵胂�,，隨著3D打印技術(shù)與醫(yī)學(xué)影像建模,、仿真技術(shù)的完美結(jié)合,，以及生命物體在結(jié)構(gòu)、材料和活性上的有機(jī)統(tǒng)一,，3D打印骨植入物,、活性軟骨、心臟瓣膜,，甚至在人體內(nèi)直接打印活性組織和人體器官,，將成為挽救官兵生命的“諾亞方舟”。

      在惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境,、頻繁的作戰(zhàn)行動(dòng)和有限的保障方式下,，官兵的飲食問題難以做到科學(xué)、營養(yǎng),，在很大程度上不僅影響了官兵士氣,，更削弱了戰(zhàn)斗力。利用裝配觸摸屏,、內(nèi)置記憶卡,、智能數(shù)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的3D食品打印機(jī),，通過微型皮膚植入物科學(xué)系統(tǒng)地記錄每一名官兵在作戰(zhàn)行動(dòng)中的心跳,、體重、情緒,、睡眠質(zhì)量和燃燒卡路里等無線信號(hào)流,，經(jīng)過生物統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和精確數(shù)控，根據(jù)不同作戰(zhàn)人員每日不同的需求量和飲食喜好,，為其量身“打印”營養(yǎng)成分比例合理的新鮮,、健康食物，保障官兵在惡劣環(huán)境下的飲食更安全,、更營養(yǎng),。

      后勤補(bǔ)給是戰(zhàn)場上最易遭受攻擊的薄弱環(huán)節(jié)。美軍認(rèn)為,，3D打印機(jī)與戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò),、無人駕駛運(yùn)輸直升機(jī)或汽車相結(jié)合將徹底解決這一問題。無人駕駛運(yùn)輸直升機(jī)或汽車能夠源源不斷地將物資原料前運(yùn)至基地,，在無線戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)傳遞的三維設(shè)計(jì)圖指導(dǎo)下,，3D打印機(jī)可以快速制造出需要的軍需物資,，實(shí)現(xiàn)對庫存變化和戰(zhàn)場需求做出快速反應(yīng)。美國陸軍正計(jì)劃通過這種做法增強(qiáng)單兵作戰(zhàn),、戰(zhàn)區(qū)巡邏以及小型前線作戰(zhàn)基地的可持續(xù)作戰(zhàn)能力,。

如虎添翼的太空“利器”

      隨著世界各國政治、經(jīng)濟(jì)和軍事利益空間的不斷拓展,，太空已上升至國家安全戰(zhàn)略的高度,，成為爭相探索、開發(fā)的重要領(lǐng)域,。與此同時(shí),，發(fā)展低成本,、響應(yīng)型太空任務(wù)也成為了各國面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和現(xiàn)實(shí)課題。

      眾所周知,，宇宙飛船內(nèi)可謂是真正的“寸土寸金”,，由于攜帶備用零件會(huì)增加飛船的體積和重量以及受到宇宙中失重環(huán)境的影響，一旦飛船內(nèi)某個(gè)零部件出現(xiàn)故障,，及時(shí)進(jìn)行更換是十分困難的,。而3D打印技術(shù)可以制造過去認(rèn)為復(fù)雜而不經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，并大大減輕產(chǎn)品重量,。與機(jī)器制造出的零件和產(chǎn)品相比,，3D打印的產(chǎn)品更加精細(xì)輕盈，打印出來的產(chǎn)品重量要輕60%,，而且沒有與其功能無關(guān)的剩余物,。如果利用安裝在飛船中的3D打印機(jī)，宇航員們就只需攜帶金屬絲物料按需打印所需零部件,，問題便可迎刃而解，既節(jié)省了空間又減輕了負(fù)載,。2012年7月,，美國“太空網(wǎng)”透露,，美國宇航局和國防部正在測試新一代3D打印機(jī),，可以使宇宙飛船在繞地球飛行時(shí)制造設(shè)備零部件,。

      同時(shí),，3D打印技術(shù)也為人類在月球上活動(dòng)提供了可能,。據(jù)英國《每日郵報(bào)》報(bào)道,，2013年2月歐洲航天局宣布,，計(jì)劃讓機(jī)器人攜帶3D打印機(jī)“空降”到月球上,，利用3D打印技術(shù)將月球上的原始土壤轉(zhuǎn)變成建筑材料,，建立首個(gè)人類基地,，并有望在未來40年內(nèi)投入使用,。

      3D打印“熱”下的“冷思考”

      3D打印技術(shù)是對人類控制能力極限的挑戰(zhàn)和展示,，其實(shí)質(zhì)是制造業(yè)向智能化不斷演進(jìn)的歷程,。當(dāng)前,，我國制造業(yè)正面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)挑戰(zhàn)，信息化和工業(yè)化的深度融合為這一進(jìn)程提供了前所未有的機(jī)遇,。

      受技術(shù)裝備、新型材料,、設(shè)計(jì)軟件,、質(zhì)量安全、公共環(huán)境等制約和影響,，盡管3D打印技術(shù)已成功地將傳統(tǒng)復(fù)雜的生產(chǎn)工藝簡單化,，將材料領(lǐng)域的疑難問題程序化，但目前僅適用于少批量,、小尺寸、高精度,、造型復(fù)雜的零部件和元器件的加工制造,，還難以代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造業(yè)大規(guī)模,、大批量的加工制造優(yōu)勢,。

       尤其是在軍事領(lǐng)域，目前3D打印技術(shù)雖然可能生產(chǎn)出gun,、子彈等武器,，但遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)戰(zhàn)標(biāo)準(zhǔn),，它大部分情況下將被應(yīng)用于武器裝備的概念設(shè)計(jì)、技術(shù)驗(yàn)證等,。只有將3D打印技術(shù)的個(gè)性化、復(fù)雜化,、高難度的特點(diǎn)與傳統(tǒng)制造業(yè)的規(guī)�,；�,、批量化、精細(xì)化相結(jié)合,，與制造技術(shù),、信息技術(shù),、材料技術(shù)和生命科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，才能不斷推動(dòng)3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展,。(程科 魯璐 解放軍后勤學(xué)院)