姚 耀 張曉潔 劉 蓓

(陸軍工程大學訓練基地，江蘇 徐州 221004)

1 前言

工程裝備作為武器裝備系統(tǒng)中的重要組成部分，是我軍工程兵部隊遂行戰(zhàn)斗工程保障任務的物質(zhì)基礎．由于戰(zhàn)時工程裝備防護性能弱，易受敵方火力打擊，戰(zhàn)時工程裝備能否保持完好性，是裝備形成戰(zhàn)斗力的關鍵。目前我軍工程裝備的制造與維修基本還是遵循傳統(tǒng)的工藝模式和理念，目前存在：部分工程裝備維修性能低下；工程裝備維修技術手段落后；工程裝備維修力量薄弱；工程裝備維修管理不足等問題。與英美德等發(fā)達國家相比較尚有比較明顯的差距。但是近幾年來，3D打印技術突飛猛進，在工業(yè)制造維修領域取得了一系列重大突破，將3D打印技術應用于我軍的工程裝備制造與維修領域，已經(jīng)成為一種可能。

2 3D打印特點

3D打印技術的本質(zhì)：首先計算機軟件建模。接著將數(shù)據(jù)參數(shù)傳遞至打印機，3D打印機使用粉末、片狀材料逐層打印。各層材料迅速固化黏結(jié)，直到打印物體打印結(jié)束為止。3D根據(jù)其特性：(1)打印精度高，3d打印技術經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)非常成熟，采用不同的耗材，以及數(shù)據(jù)建模的參數(shù)，可以打印精度在0.3mm的產(chǎn)品，可以滿足大多數(shù)產(chǎn)品精度要求；(2)產(chǎn)品生產(chǎn)周期短，3D打印采用增材制造方法，無需模具，只需在計算機輸入相關參數(shù)，3D打印機按照參數(shù)打印，此種方法省去模具制造，以及減材環(huán)節(jié)，省時省料；(3)個性化制造，傳統(tǒng)的產(chǎn)品制造受限制于模具的尺寸大小，以及精度要求，造型過于復雜的產(chǎn)品無法大規(guī)模制造，而3D打印無場地大小限制，只需足夠的耗材，準確的參數(shù)都可以打印制造出來。

3 3D打印技術在軍用工程裝備維修領域的應用

3.1 3D打印及時制造維修配件，減輕保障壓力

利用3D 打印技術可以及時直接打印出毀損零部件。未來戰(zhàn)爭是信息化戰(zhàn)爭，也是各種精確制導武器展示的舞臺，這對戰(zhàn)場上的工程裝備造成極大的威脅，也對工程裝備戰(zhàn)時維修是一個極大的考驗。目前我軍在裝備維修領域主要是備件維護。根據(jù)戰(zhàn)前的預估風險，提前配備好大量的備件，在戰(zhàn)斗中根據(jù)毀傷的工程裝備情況，及時對損毀的部位查找相應的備件進行更換，而戰(zhàn)斗中各種不確定風險因素多，有時候會造成帶的備件用不上，不帶的備件等著用的情況，嚴重的時候還會因為備件跟不上，貽誤戰(zhàn)機，影響戰(zhàn)斗進程。而且隨著戰(zhàn)斗的進行，備件的運輸，偽裝防護也給后勤帶來了很多壓力。而3D打印機的出現(xiàn)很好的解決了這個問題，在未來的戰(zhàn)場上只要一臺預先攜帶工程裝備零部件數(shù)據(jù)的筆記本電腦，再配上3D打印機及配套的耗材，就可以按照零部件尺寸，可以精確的打印出來，及時快速完成維修投入到戰(zhàn)場中去，如果沒有損傷部件尺寸，也可以通過戰(zhàn)場網(wǎng)絡，及時聯(lián)系后方，通過后方傳遞數(shù)據(jù)完成打印，或者實現(xiàn)遠程打印。如此一來，損傷的工程裝備經(jīng)過維修可以快速的投入到戰(zhàn)場當中，大大提高了戰(zhàn)斗力。而且有效緩解了備件供應的負擔，減輕保障壓力。

3.2 3D打印使用原材料無浪費，降低保障成本

傳統(tǒng)的零部件的機械加工或生產(chǎn)采用的是切削工藝，也就是平常所說的減材工藝，但是此種工藝費時、費工、費能。例如制造一個金屬圓錐體，需要首先制造一個圓柱體，再通過機器切削其三分之二體積，成品只有原材料的三分之一，造成原材料的浪費，而且此種方法不適合制造大型而且復雜的零部件。而3D打印技術恰恰與切削法相反，其運用增材技術，電腦根據(jù)零件數(shù)據(jù)逐層打印，其原材料為金屬粉末或塑料粉末，打印過程中耗材幾乎不會產(chǎn)生任何浪費，而且沒有實用的耗材，回收后還可以繼續(xù)使用。而且3D打印這個特點還適用于大型而且復雜的零部件制造。

3.3 3D打印技術目前在國內(nèi)外軍隊使用情況

美國空軍的第552維修中隊使用3D打印機制造E3預警機的機翼的空氣導管支架。此部件原來需要工人在車間運用專用設備對毛坯進行擠壓、切削、打磨到成品需要8小時，而運用3D打印機只需要半小時，而且成品精度高，成本低。僅此部件每年能夠節(jié)約50萬美元。極大地提高了工作效率，大幅降低了人力成本。這對于降低先進工程裝備備件的生產(chǎn)成本具有很高的經(jīng)濟價值和參考價值。目前我軍從2015年已經(jīng)開始嘗試使用在3D打印機在高原進行裝備的保障維修。例如我軍在 “補給行動-2015”軍需物資油料保障演練時，一輛加油車被戰(zhàn)火“損傷”，損傷的部件為聯(lián)軸器，戰(zhàn)場上恰無備件，這時3D打印機派上了用場，操作手將聯(lián)軸器的部件參數(shù)輸入電腦中，3D打印機根據(jù)輸入?yún)?shù)直接在戰(zhàn)場上將該部件打印出來，安裝到加油車經(jīng)測試一切正常后立刻投入戰(zhàn)場中。此舉解決了高原高寒山地作戰(zhàn)，常面臨“帶來的用不上，用得上的沒帶，后方籌措又太慢”等窘?jīng)r。此次演練開創(chuàng)了中國人民解放軍首次運用3D打印技術維修后勤裝備的先河。3D打印機的使用極大的提高了野戰(zhàn)搶修效率。因此將3D打印機應用到戰(zhàn)時工程裝備的維修是完全可行的，而且具有前瞻性的。

4 結(jié)束語

3D 打印技術可以把電腦上的數(shù)據(jù)建模變成實物，在制造成本、制造效率和產(chǎn)品品質(zhì)以及復雜產(chǎn)品的精細度上都遠勝于傳統(tǒng)制造技術，是制造領域的一次技術革命。將3D打印技術應用于軍用工程裝備領域，可以有效地縮短工程裝備的研制周期、提高工程裝備的生產(chǎn)效率與技戰(zhàn)性能、降低工程裝備的造價成本、使用3D打印技術極大的提高軍用工程裝備平時維修與戰(zhàn)時搶修能力，必將給軍用工程裝備的研制保障帶來革命性的變化。