盤點：2017年軍事3D打印大事件

3D打印技術目前已被廣泛用于汽車、航空航天、醫(yī)療、日用消費品等行業(yè)。不過你知道嗎？其實在我們普通人不太關注的軍事方面，它的用途也在日益增多。下面，南極熊就為您盤點下2017年的十大3D打印軍事應用。

1、美軍開發(fā)出按需制造系統(tǒng)ODSUAS，可在24小時內3D打印出無人機

1月，美國陸軍研究實驗室（ARL）宣布開發(fā)出了一種“按需小型無人機制造系統(tǒng)”（ODSUAS）。它由專門的軟件和3D打印機組成，據(jù)說在短短24小時內就能完成無人機從設計到制造的整個流程。

ARL認為，無人機在戰(zhàn)場上可以有很多種用途，比如監(jiān)視敵軍動向，幫助己方通訊，以及快速運送軍需品。但戰(zhàn)場環(huán)境瞬息萬變，要想讓無人機及時發(fā)揮作用就必須能將其快速制造出來。而這正是他們研制ODSUAS的原因。

實際上在2016年12月初，ARL就已經(jīng)在班寧堡（美國陸軍訓練基地）用ODSUAS系統(tǒng)制造出了一架無人機并對其進行了飛行測試。而這些無人機表現(xiàn)也是相當給力，飛行速度最高達到了55英里/小時。當然，它們也存在著一些問題，比如噪聲較大、飛行距離較短、負載能力較低等，而這正是ARL接下來打算解決的。


2、Sciaky宣布將為ISE無人駕駛潛艇3D打印金屬零部件

2月，知名美國金屬3D打印公司Sciaky對外發(fā)布消息稱，將為國際潛艇工程（ISE）公司的AUV潛艇提供3D打印的金屬部件。此舉不但將提高Sciaky在3D打印界中的地位，而且會令其成為目前唯一涉足陸地、海洋、空中和空間4大領域的金屬3D打印企業(yè)。

ISE是一家國際公認的工程公司，主要業(yè)務是設計和集成式自主遠程操作。目前，他們已經(jīng)將向Sciaky訂購的3D打印部件（鈦壓載艙，作用是提供穩(wěn)定性）成功安裝到了北極探索者AUV潛艇上。而這艘潛艇有望很快交付給塔斯馬尼亞大學，然后進行測試，最終部署到南極洲。

這個鈦壓載艙是Sciaky使用其電子束熔融3D打印機（上圖）制造的，不但性能可與傳統(tǒng)壓載艙媲美，而且制造時間大為縮短（原先16周，現(xiàn)在僅需8周），成本也明顯降低。


3、3D打印榴彈發(fā)射器RAMBO成功通過美國陸軍的測試

3月，美國陸軍裝備研究開發(fā)與工程中心對3D打印的榴彈發(fā)射器RAMBO（意思是快速增材制造的彈道武器）進行了15次測試性發(fā)射，結果都非常成功。而這為就為3D打印武器新時代的到來鋪平了道路。

除了彈簧和緊固件，RAMBO的其它部件都通過DMLS（直接金屬激光燒結）技術3D打印的。雖然其鋁質接收器和槍管在打印后需要一些處理（二者的打印時間約為70小時，后處理花了5個小時），但其整個制造過程仍然比傳統(tǒng)方法快得多。以這種速度，軍方最快在幾小時內就能完成對武器的修理和改進。而除了RAMBO本身，研究人員還嘗試3D打印了它的彈藥（殼體）和一個M781 40毫米的訓練輪。

值得一提的是，打印RAMBO部件的金屬粉末價格為100美元/鎊。不過，考慮到3D打印幾乎不會材料浪費，又只需要很少的人工干預，美軍并缺錢，以及項目的目的并不是檢驗3D打印用于制造武器是否可以為軍方省錢或節(jié)約資源，而是探索軍方是否可以用3D打印技術制造武器和彈藥，以及這些產(chǎn)品如果能早出來是否可以正常使用，這樣的價格并不算高。

3D打印的RAMBO及其彈藥其實在2016年的美國國防制造會議上就面試了。雖然很快將其分配給士兵使用不太可能，但項目本身的成功仍給3D打印技術未來廣泛用于國防帶來了希望。


4、歐洲防務局開始探索3D打印的軍事應用

4月，歐洲防務局宣布已經(jīng)開始對3D打印的新研究，從而評估這一技術能否推動防務領域的發(fā)展。該機構已經(jīng)與普羅丁科技基金會及歐洲導彈集團達成合作，預計2017年年底發(fā)布相關研究報告。

普羅丁科技基金會和歐洲導彈集團接到任務，對歐洲防務局在3D打印領域尤為關注的三個方面進行評估，包括在利用該技術進行制造時可能的用法和限制，在軍事部署時使用3D打印技術的可行性，以及作為宣傳活動的一部分制定3D打印展示計劃。3D打印可以為制造商創(chuàng)造許多潛在機會，雖然這種技術因其性質迥然不同而在某種程度上推遲了廣泛應用。


5、美國海軍陸戰(zhàn)隊首次在沖突地區(qū)使用3D打印無人機

6月，美國海軍陸戰(zhàn)隊首次在某沖突地區(qū)的作戰(zhàn)行動中使用了3D打印的無人機。它名叫Nibbler，是一款被設計用于收集情報的小型機，結構十分簡單，所以使用一些基本的預制部件（如電機和電池）和一臺3D打印機就能迅速制造出來，而這正是它與美軍其它無人機的最大不同。

值得一提的是，Nibbler只是美軍能夠用3D打印制造的軍事裝備之一。事實上，海軍陸戰(zhàn)隊正在建設4座新的3D打印實驗室，并且已經(jīng)將另外25個制造單元部署到了美國和一些海外地區(qū)。而軍隊的其它部門，如海軍艦隊準備中心，也正在研究3D打印的應用，特別是在制造備用零部件方面。


6、美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）為美軍3D打印30英尺長（9.144米）潛艇船體

7月，美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）與美國海軍顛覆性技術實驗室（Disruptive Technology Lab）合作，利用ORNL與辛辛那提公司聯(lián)合研制的巨型FDM 3D打印機BAAM制造出了美軍的第一個3D打印潛艇船體（長30英尺，主材料是碳纖維）。

建造潛艇非常燒錢，所以，美國海軍一直在尋找能降低成本的方法。而這次采用3D打印技術就取得了成功，不但將成本降低了90％，而且大大縮短了制造時間（從設計到制造再到組裝完成一共只用了4周，原先需要3-5個月）。

值得一提的是，這個3D打印的船體是美國海軍現(xiàn)有的最大3D打印資產(chǎn)。另外，它只是個樣品，不會接受真正的下水測試。但軍方已經(jīng)準備好以同樣的方法建造第2個功能性原型了。而這個新的才會首次接受下水測試（預計2019年建成）。

7、美國陸軍開發(fā)出快速3D打印設備，用于戰(zhàn)場快速制造損壞軍械零部件

7月，美國陸軍的武器研究發(fā)展與工程中心（ARDEC）展示了一種名為“R-FAB（快速制造）”的3D打印套件，據(jù)說能幫助士兵搞定“在戰(zhàn)場上設備零部件損壞卻無法得到及時補充”這個老大難問題。

R-FAB由一臺3D打印機、相應的軟件和工具，以及一個獲批的設計文件的數(shù)據(jù)庫組成，現(xiàn)已開始接受測試。有了它，士兵就能在作戰(zhàn)現(xiàn)場制造出需要的裝備零部件或工具，用它們充當臨時解決方案，直到得到正式的后勤支援。更棒的是，士兵甚至能使用它直接為戰(zhàn)場中出現(xiàn)的問題提出新的解決方案。而工程師認為，這可以有效鼓勵必要的創(chuàng)新，從而幫助軍隊實現(xiàn)戰(zhàn)場上的進化。

“士兵們可以為一個連他們的長官都不明白的問題設計解決方案。而在等待該方案獲得合格認可的同時，適當級別的軍官甚至可以冒險采用這個方案。比如某個士兵設計并3D打印出了一個機械零件。它雖然很可能沒有正式零件質量好，但至少能讓士兵完成下一個任務。”相關的美軍負責人Jeremy Pinson介紹說。


8、美軍3D打印出迄今最小軍用無人機，僅重6.5克

7月，美軍披露了其采用3D打印技術研制的迄今為止最小的軍用無人機 — CICADA（意思是近距離隱蔽型自主無人機）。它整個機身都是3D打印的，安裝有多種傳感器和自動控制系統(tǒng)，主要功能是監(jiān)視。實際使用時，它會由大型運輸機攜帶到指定地點，然后被集群投放。

美軍表示，采用3D打印技術可以有效加快CICADA的生產(chǎn)時間。而由于結構簡單（僅由機身、機翼、電路板等電子元件組成），這種無人機未來還可以完全用機器人組裝，讓軍方能更加高效并且經(jīng)濟地完成部署任務。

事實上據(jù)南極熊了解，早在6年前，CICADA的研發(fā)工作就由美軍的海軍研究實驗室開始了。而在不久之前的4月，這種無人機的最新原型機Mk5已經(jīng)在馬里蘭州的?？蘸秸股狭料?。另外值得一提的是，最新的運送系統(tǒng)已經(jīng)可以最多同時釋放32架Mk5了。

每架Mk5僅重6.5克，被運輸機釋放后能以1000英尺（304.8米）/分鐘的速度下降，滑翔比約為3.5（意味著下降過程會很穩(wěn)定）。而在未來，它還能從更高的位置釋放。

實際工作時，CICADA機群可以連接成一個自組織、自配置的網(wǎng)絡，從而一種可編程的幾何圖案構成通信節(jié)點、傳感器或致動器以，而不必直接飛躍地方領土或者被發(fā)現(xiàn)。


9、美軍展示3D打印軍營，建造更快、更靈活、更經(jīng)濟

8月，美國陸軍展示了其3D打印軍事設施研究項目ACES的初步成果 — B-Hut軍營。它占地面積512平方英尺（約47.5平方米），是由伊利諾斯州尚佩恩市的建筑工程研究實驗室（CERL）用混凝土3D打印的，與傳統(tǒng)的應急用膠合板建筑相比更結實，而且能節(jié)省一半的材料消耗和62%的人力投入。

“ACES有能力建造各種造型的建筑，并且可以就地取材，”CERL ACES的項目經(jīng)理Michael Case博士說，“有了它，軍隊就可以方便地建造軍營和其它必要的軍用基礎設施了，如障礙物、暗溝和路障?！?br />

10、美軍成功3D打印爆炸物

10月，美國國防部通過博客透露了一條值得注意的消息：美國海軍陸戰(zhàn)隊的一個部門已經(jīng)開始3D打印并測試小型爆炸物了。項目雖然剛剛開始，但已經(jīng)取得了不錯的效果。這就意味著，3D打印技術或許很快就會改變設計和制造炸彈的方式。

這項研究雖然并沒有多么高大上，只是打印爆炸物的外殼，比如上圖中這枚手雷，而且采用的是最普及的FDM技術，但依然是有意義的，有望幫助軍方有效解決在戰(zhàn)場就地快速制造爆炸類武器的難題。

對此，美軍爆炸軍械處理小組負責人Jared Green中士評論說，3D打印技術帶來的最大好處就是能明顯縮短制造時間?，F(xiàn)在，他的團隊只需24小時就能打印出爆炸物然后將其組裝完成。

值得一提的是，雖然以上這些案例均源自外國，但其實，我國在3D打印的軍事應用方面也已經(jīng)進行了不少探索，并且取得了相當不錯的成績。

中航工業(yè)的資料顯示，從2001年起，我國開始重點發(fā)展以鈦合金結構件激光快速成型技術為主的激光3D打印技術。殲-15的總設計師孫聰也曾透露，鈦合金和M100鋼的3D打印技術已廣泛用于新機設計試制過程。其中于2012年10月至11月首飛成功的機型，廣泛使用了3D打印技術制造鈦合金主承力部分，包括整個前起落架。此外，相關技術還廣泛用于中國的C919大飛機的制造，包括其中央翼根肋。目前，我國成為世界上繼美國之后第二個掌握飛機鈦合金結構件激光快速成型技術的國家。

此前，中國軍方媒體還曾披露，哈爾濱艦赴亞丁灣執(zhí)行護航任務時，戰(zhàn)艦柴油機上一根重達25公斤的軸承斷裂，導致主機突然無法啟動。為修復主機，艦員自己動手照著圖紙加工了一根“與原件相似的軸承”。而有了3D打印技術，可以快速修復或者制造非常復雜的精密零件，不僅不會把裝備后送，而且維修后的效果不比后方工廠差。