适宜打印武器零部件和复杂结构件
始于1892年的3D打印技术受限于打印材料和打印方法,发展一直比较缓慢。近年来,3D打印产品才开始应用于食品、建筑、医疗卫生、航空航天等多个领域,随着3D打印技术在金属零部件制造上取得较大进展,各大国开始探讨其在武器装备制造与维修中的应用。
3D打印配件
批量化制造效率过慢且条件苛刻
传统制造是以多余材料去除和切削加工为主的减材制造,3D打印是一种“自下而上”材料累加的制造方法,被称为增材制造技术。相关资料显示,3D打印已经有十几种成形方法,主要分为两类,第一类是基于激光技术的成形方法,比如立体光刻、选择性激光烧结等;第二种是非激光技术的快速成形方法,比如三维打印、熔丝沉积等。
立体光刻技术材料有限不能多色成型
然而,这种方式制造的军用装备显露出了不可避免的缺陷。“一层一层打印的方式决定军用打印成品一般尺寸不会太大,效率低,强度和质量堪忧。”俞硕举例道,一台3D打印机50分钟左右生产一个小型备件,而传统基于模型浇注的方式可能一分钟就能生产好几个。
3D打印图纸
俞硕对此看法也表示了认同:“如果武器装备要在高温、高压环境中作战,必须要依靠非常难的成形技术才能保证武器装备的强度。”他认为,3D打印卡车是不可能的,不仅因为卡车尺寸太大,最关键的是卡车的梁与框架等受力部件都是无法打印的。多位专家还指出,受技术、成本的限制,3D打印技术难以取代大规模流水线生产。此外,目前3D打印成品的精度还不尽如人意,打印效率还远不能适应大规模生产的需求。“卡车生产线一天生产成百上千辆,3D打印生产一辆可能好几天。”俞硕说。
俞硕表示:“大部分国家还没有应用,主要是没找到合适的军事用途。”资料显示,未来3D打印技术在军事领域的发展主要体现在提升材料多样性以满足武器装备零部件多样性需求;3D打印系统向小型化方向发展,适应野外战争迅速精确保障要求。据报道,美军为战场官兵研发了一款小型3D打印机,可以放在官兵的背包中并在战场中使用。
“3D打印实验室随军前行是可以的,但必须是一米内的小型集装箱才能现实,用于打印小零件。”俞硕说,如果真的扛着房子大小的设施前行,在军事上非常碍事。此外,3D打印的效率也是将来应用的重要考量,“半小时修复受损装备是有价值的,如果要花一天时间那就没价值了,修什么?敌人都来了。”俞硕认为,武器装备零部件损坏,更现实的途径是购买一个新的,只有在偏远地区3D打印机才适用,“它的效费比很低,大概打印上千次产品才能收回成本。因此普遍性随军前行不乐观。”至于风洞试验中是否能使用3D打印制成的飞机、导弹、火箭模型来获取试验数据,俞硕认为,这些复杂模型传统工艺做起来比较复杂,3D打印的效率反而会高一些。朱启超则表示,3D打印与风洞试验能否兼容仍旧取决于风洞试验所需模型的材料是否达标。