3D打印已全面應用于中國殲-20和殲-31戰(zhàn)機研發(fā)

用3D打印制造的半自動步槍

      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,。可以預計的是,，3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應用會日趨廣泛,，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3D打印機，幾分鐘就可以制造出一個完美復制的產(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,，廣泛應用于傳統(tǒng)制造業(yè)、航空航天,、生物醫(yī)學,、文物保護、食品行業(yè),、建筑設(shè)計,、文化創(chuàng)意和配件飾品等領(lǐng)域。

      2012年,，美《時代》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)濟學人》雜志則認為，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,、個性化、定制化的核心理念,，必將引發(fā)一場劃時代的軍事技術(shù)革命和作戰(zhàn)方式變革,。當前，以美國,、歐盟為代表的世界主要軍事強國已經(jīng)嗅到了這股浪潮的氣息,，紛紛制定標準、研發(fā)技術(shù),、推廣應用,，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)的成熟應用,，對推動軍隊建設(shè)和保障方式發(fā)展將產(chǎn)生積極而深遠的影響,。

      武器裝備實現(xiàn)隨時、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)場武器裝備的維護與保障。在未來信息化戰(zhàn)場上,，技術(shù)保障人員可隨時利用攜帶的3D打印機,，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見，未來不僅小型gun,、簡單物資可實現(xiàn)打印,，軍艦、飛機,、坦克等大型,、復雜的武器裝備，甚至軍事基地等都可用3D打印機直接或間接“制造”出來,。

      當前,，它已開始在戰(zhàn)爭中小試牛刀。外媒報道稱,，美國陸軍2011年就向阿富汗部署了3D打印移動實驗室,，為士兵現(xiàn)場創(chuàng)建工具和其他設(shè)備。該實驗室能通過使用3D打印機和計算機數(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,，從而實現(xiàn)在戰(zhàn)區(qū)內(nèi)快速生產(chǎn)原型產(chǎn)品。美國陸軍計劃通過這種做法增強單兵作戰(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，美國陸軍也在加速3D打印技術(shù)實戰(zhàn)化部署,，以提高戰(zhàn)時裝備保障能力,，降低武器裝備造價成本，增強持續(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、技術(shù)驗證與生產(chǎn)制造于一體,，這必將極大縮小武器裝備從“概念”到“定形”的時間差,，從而加快武器裝備的更新周期,，實現(xiàn)隨時、隨地,、按需生產(chǎn),。有媒體報道，殲-10戰(zhàn)斗機研發(fā)用了近10年時間,，而運用3D打印技術(shù)后,，我國在3年時間內(nèi)就推出了艦載機殲-15，直接跨入第三代艦載戰(zhàn)斗機方陣,。目前,，3D打印技術(shù)已被全面應用于殲-20隱形戰(zhàn)斗機和殲-31第五代戰(zhàn)斗機的研發(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)建造軍隊數(shù)字資料庫和新型金屬材料，用來簡化制造“復雜的武器系統(tǒng)”,。

實現(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《政府計劃》，美軍期望在非戰(zhàn)爭軍事行動中,，通過3D打印技術(shù)現(xiàn)場制造出能夠滿足實際所需的食品,、藥品和裝備，從而率先實現(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追求的理想目標,，其努力途徑之一就是及時有效的醫(yī)療救護，以提高傷員的生存概率,。但受戰(zhàn)場時間,、空間,、環(huán)境等諸多不確定因素的制約，戰(zhàn)場應急救護往往難以實現(xiàn)效果最佳化,。應用3D生物打印技術(shù)對受損關(guān)節(jié),、部位甚至器官進行小批量、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)打印的無生命修復形式已廣泛應用于醫(yī)療行業(yè),�,？梢韵胂螅�隨著3D打印技術(shù)與醫(yī)學影像建模,、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)行動和有限的保障方式下,，官兵的飲食問題難以做到科學、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,，通過微型皮膚植入物科學系統(tǒng)地記錄每一名官兵在作戰(zhàn)行動中的心跳,、體重、情緒,、睡眠質(zhì)量和燃燒卡路里等無線信號流,，經(jīng)過生物統(tǒng)計數(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),。

      后勤補給是戰(zhàn)場上最易遭受攻擊的薄弱環(huán)節(jié),。美軍認為，3D打印機與戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò),、無人駕駛運輸直升機或汽車相結(jié)合將徹底解決這一問題,。無人駕駛運輸直升機或汽車能夠源源不斷地將物資原料前運至基地，在無線戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)傳遞的三維設(shè)計圖指導下,，3D打印機可以快速制造出需要的軍需物資,，實現(xiàn)對庫存變化和戰(zhàn)場需求做出快速反應。美國陸軍正計劃通過這種做法增強單兵作戰(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,，發(fā)展低成本、響應型太空任務(wù)也成為了各國面臨的嚴峻挑戰(zhàn)和現(xiàn)實課題,。

      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)某個零部件出現(xiàn)故障，及時進行更換是十分困難的,。而3D打印技術(shù)可以制造過去認為復雜而不經(jīng)濟的產(chǎn)品,，并大大減輕產(chǎn)品重量。與機器制造出的零件和產(chǎn)品相比,，3D打印的產(chǎn)品更加精細輕盈,，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,，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,，可以使宇宙飛船在繞地球飛行時制造設(shè)備零部件。

      同時,，3D打印技術(shù)也為人類在月球上活動提供了可能,。據(jù)英國《每日郵報》報道,，2013年2月歐洲航天局宣布，計劃讓機器人攜帶3D打印機“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,，其實質(zhì)是制造業(yè)向智能化不斷演進的歷程。當前,，我國制造業(yè)正面臨轉(zhuǎn)型升級挑戰(zhàn),，信息化和工業(yè)化的深度融合為這一進程提供了前所未有的機遇。

      受技術(shù)裝備,、新型材料,、設(shè)計軟件、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,，但遠達不到實戰(zhàn)標準,，它大部分情況下將被應用于武器裝備的概念設(shè)計、技術(shù)驗證等,。只有將3D打印技術(shù)的個性化,、復雜化、高難度的特點與傳統(tǒng)制造業(yè)的規(guī)�,；�,、批量化、精細化相結(jié)合,，與制造技術(shù),、信息技術(shù)、材料技術(shù)和生命科學技術(shù)相結(jié)合,，才能不斷推動3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展,。(程科 魯璐 解放軍后勤學院)