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(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)出手槍、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(yīng)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(fù)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(xué)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。
3D打印為武器制造業(yè)帶來徹底變革
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。可以預(yù)見,未來不僅小型槍支、簡單物資可實現(xiàn)打印,軍艦、飛機、坦克等大型、復(fù)雜的武器裝備,甚至軍事基地等都可用3D打印機直接或間接“制造”出來。
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(yīng)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(fù)雜的武器系統(tǒng)”。
如今,3D打印技術(shù)已經(jīng)被大量應(yīng)用于美軍武器裝備的研發(fā)之中。美國軍方已應(yīng)用3D打印技術(shù)輔助制造導(dǎo)彈用彈出式點火器模型,并取得了良好的效果。
美國海軍還在尋求通過在機器人體內(nèi)植入3D打印機,便能夠使機器人半自動化地實現(xiàn)“相互溝通、協(xié)作以及制造”等能力。換句話說,美國海軍希望能夠利用機器人來生產(chǎn)更多的機器人。此外,美國GE航空已應(yīng)用3D打印技術(shù)制造終級噴氣發(fā)動機,并將所有的專門技術(shù)應(yīng)用于下一代的軍用發(fā)動機上,能夠自動地將高推力模式轉(zhuǎn)換到高效率模式。
美國陸軍也在加速3D打印技術(shù)實戰(zhàn)化部署,以增強持續(xù)戰(zhàn)斗力。目前,美國陸軍已經(jīng)加入擴展3D打印行動,向阿富汗部署移動實驗室,配備了原型設(shè)計和印刷設(shè)備,可以為士兵現(xiàn)場創(chuàng)建工具和其他設(shè)備。移動實驗室由一個集裝箱制成,配備成型機、3D打印機和其他制造工具,可現(xiàn)場操作,大大縮短制造過程。
今年1月,美國陸軍快速裝備部隊將其第2個移動實驗室部署到戰(zhàn)區(qū),此舉可幫助設(shè)計人員利用計算機輔助設(shè)計軟件在戰(zhàn)區(qū)快速生產(chǎn)原型產(chǎn)品,其目的在于加速設(shè)計和生產(chǎn)的進程。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。