阮擁軍 王利洪

內(nèi)容提要：3D打印技術(shù)具有生產(chǎn)周期短、適應(yīng)范圍廣，產(chǎn)品類型多、結(jié)構(gòu)質(zhì)量好，設(shè)備操作簡(jiǎn)單、攜帶方便等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在各領(lǐng)域的應(yīng)用取得重大進(jìn)展。我軍在參與聯(lián)合國(guó)維和行動(dòng)中的裝備維修保障，面臨任務(wù)遠(yuǎn)離本土、裝備故障頻發(fā)、裝備種類龐雜等現(xiàn)實(shí)難題。將3D打印技術(shù)運(yùn)用到我軍聯(lián)合國(guó)維和行動(dòng)裝備維修保障中，可增加裝備維修保障的時(shí)效性，提高裝備器材保障的精確性，并解決裝備維修力量不足的問(wèn)題。

近年來(lái)，3D打印技術(shù)日益受到各國(guó)的關(guān)注和重視，研發(fā)力度不斷加大，關(guān)鍵技術(shù)不斷突破，產(chǎn)品性能不斷提升，在各領(lǐng)域的應(yīng)用取得重大進(jìn)展。在裝備維修保障方面，尤其是對(duì)于我軍參與聯(lián)合國(guó)維和行動(dòng)中的裝備維修保障，3D打印技術(shù)可用于快速生產(chǎn)維修備件和工具，具有不可替代的優(yōu)勢(shì)作用。

一、3D打印技術(shù)在裝備維修中的運(yùn)用現(xiàn)狀

目前，3D打印技術(shù)已被成功應(yīng)用到軍事、核電、航空、汽車、生物工程、文物修復(fù)等眾多領(lǐng)域。在武器裝備維修領(lǐng)域，3D打印技術(shù)也得到廣泛運(yùn)用，發(fā)展前景良好。

（一）美國(guó)3D打印技術(shù)運(yùn)用現(xiàn)狀

3D打印技術(shù)最早由美國(guó)麻省理工學(xué)院發(fā)明，美國(guó)對(duì)該技術(shù)的研究運(yùn)用上也走在世界前列。目前，美國(guó)已將激光近凈成形技術(shù)①近凈成形技術(shù)，指零件成形后，僅需少量加工或不再加工，就可用于機(jī)械構(gòu)件的成形技術(shù)。該技術(shù)是建立在新材料、新能源、機(jī)電一體化、精密模具技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、模擬技術(shù)等多學(xué)科成果基礎(chǔ)上，使粗糙成形變?yōu)楦咝?、高精度、輕量化的成形技術(shù)。——編者注成功應(yīng)用于艦艇燃?xì)廨啓C(jī)、反潛直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪沙粒侵蝕的快速維修。美國(guó)海軍提出，要利用增材制造技術(shù)，在航空母艦平臺(tái)上按需制造無(wú)人機(jī)和彈藥殼體等結(jié)構(gòu)件，并首次把一臺(tái)3D打印機(jī)安置在艦艇上，以便船員們?cè)诖现圃旄鞣N“小玩意兒”，包括一次性醫(yī)療用品、油箱蓋等。此外，美國(guó)海軍在“巴丹”號(hào)兩棲攻擊艦上，采用3D打印技術(shù)，成功修復(fù)了一架AV-8B戰(zhàn)機(jī)上的前起落架。在阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)上，美軍曾部署了三套3D打印設(shè)備，每套3D打印設(shè)備采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱包裝，通過(guò)空運(yùn)或公路運(yùn)輸方式直接投送到前方戰(zhàn)場(chǎng)，只需要2名操作人員就能完成單兵防護(hù)裝備和武器零部件的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)①參見(jiàn)宋立波、郭亞?wèn)|：《3D打印技術(shù)在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)保障中的應(yīng)用及影響》，載《外國(guó)軍事學(xué)術(shù)》，2013（6），74～76頁(yè)。。

（二）我國(guó)3D打印技術(shù)運(yùn)用現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)于3D打印技術(shù)的研究運(yùn)用起步比其他國(guó)家要晚。近來(lái)，國(guó)內(nèi)大批科研機(jī)構(gòu)、工業(yè)部門積極投身研發(fā)隊(duì)伍，有力推動(dòng)了國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)的發(fā)展，收獲了豐碩的研究運(yùn)用成果。比如，北京航空航天大學(xué)“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜構(gòu)件激光成形技術(shù)”，獲得了2013年國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。在“補(bǔ)給行動(dòng)—2015”軍需物資油料保障演練中，西部戰(zhàn)區(qū)某部用集成在戰(zhàn)場(chǎng)搶修車中的3D打印設(shè)備應(yīng)急打印出加油車聯(lián)軸器，提高了搶修效率②參見(jiàn)歐陽(yáng)治民：《3D打印提升裝備野戰(zhàn)搶修效率》，載《解放軍報(bào)》，2015-08-12。。據(jù)中國(guó)新聞網(wǎng)報(bào)道，中國(guó)海軍112艦赴亞丁灣執(zhí)行護(hù)航任務(wù)時(shí)，戰(zhàn)艦柴油機(jī)上一根重達(dá)25千克的軸承斷裂，導(dǎo)致主機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，維修人員利用艦船上的3D打印方艙造出一個(gè)與原件相似的軸承，經(jīng)過(guò)7個(gè)小時(shí)的調(diào)試，發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)，化解了戰(zhàn)艦險(xiǎn)情。

二、我軍參與聯(lián)合國(guó)維和行動(dòng)裝備維修保障面臨的問(wèn)題

中國(guó)軍隊(duì)積極履行大國(guó)責(zé)任義務(wù)，先后參加24項(xiàng)聯(lián)合國(guó)維和行動(dòng)。目前，中國(guó)是聯(lián)合國(guó)安理會(huì)5個(gè)常任理事國(guó)中派遣維和軍事人員最多的國(guó)家，也是聯(lián)合國(guó)維和行動(dòng)的第二大出資國(guó)。隨著我國(guó)綜合實(shí)力的不斷提升、海外利益的不斷拓展，我軍參加國(guó)際維和行動(dòng)的規(guī)模將越來(lái)越大，力量越來(lái)越多元，裝備越來(lái)越多樣，對(duì)裝備維修保障的要求也將越來(lái)越高。但是，執(zhí)行維和行動(dòng)維修保障面臨的問(wèn)題也越來(lái)越突出。

（一）任務(wù)遠(yuǎn)離本土，保障資源少

根據(jù)聯(lián)合國(guó)維和行動(dòng)《諒解備忘錄》，我軍參加維和行動(dòng)部（分）隊(duì)所使用的出兵國(guó)自有裝備，由我國(guó)自行保障。通常，維修保障器材從國(guó)內(nèi)一次性帶至維和任務(wù)區(qū)，難免會(huì)出現(xiàn)零部件數(shù)量、型號(hào)估計(jì)不足、準(zhǔn)備不充分等情況。而我軍參與的聯(lián)合國(guó)維和行動(dòng)區(qū)大多距離我國(guó)本土很遠(yuǎn)，維和部隊(duì)所消耗的裝備維修器材尤其是零星物資，如果從國(guó)內(nèi)實(shí)施保障，若采用海運(yùn)方式，則受船期等多種因素影響，周期較長(zhǎng)，時(shí)效性差，備受制約；若采用空運(yùn)方式，費(fèi)用較高，手續(xù)繁雜，效費(fèi)比低。且維和行動(dòng)區(qū)經(jīng)濟(jì)大多落后，社會(huì)保障資源少，維和部隊(duì)所消耗的裝備維修器材基本上無(wú)法從當(dāng)?shù)刂苯踊I措。這就導(dǎo)致我軍維和行動(dòng)中的器材保障十分困難，造成部分裝備由于缺乏維修器材而無(wú)法及時(shí)修復(fù)。比如，2014年，某維和工兵營(yíng)由于缺少某型指揮車剎車片，導(dǎo)致該營(yíng)兩輛該型指揮車有近四個(gè)月的時(shí)間“趴窩”。

（二）裝備故障頻發(fā)，保障任務(wù)重

維和部隊(duì)所在任務(wù)區(qū)多為沖突頻發(fā)地區(qū)，任務(wù)重、需求急，裝備動(dòng)用多、使用強(qiáng)度大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)零部件損壞或使用壽命縮短等問(wèn)題。任務(wù)區(qū)氣候特點(diǎn)與國(guó)內(nèi)相差較大，而我維和行動(dòng)部（分）隊(duì)所用裝備大多是根據(jù)國(guó)內(nèi)氣候環(huán)境設(shè)計(jì)，裝備適應(yīng)性不強(qiáng)，導(dǎo)致故障率高。任務(wù)區(qū)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境惡劣，裝備保管場(chǎng)所差，裝備損壞的概率比國(guó)內(nèi)高出數(shù)倍，致使裝備維修任務(wù)繁重。

（三）裝備種類龐雜，保障要求高

我軍參加聯(lián)合國(guó)維和行動(dòng)，通常以營(yíng)、連為單位，無(wú)論是直升機(jī)分隊(duì)、工兵分隊(duì)、醫(yī)療分隊(duì)還是作戰(zhàn)分隊(duì)，與國(guó)內(nèi)同級(jí)別的分隊(duì)相比，裝備的數(shù)量要多得多，類別、型號(hào)也更復(fù)雜。2014年7月，我軍首次派遣到南蘇丹執(zhí)行維和任務(wù)的步兵營(yíng)，就攜帶了無(wú)人機(jī)、步戰(zhàn)車、裝甲運(yùn)兵車、反坦克火箭、迫擊炮、輕重機(jī)槍等各式武器裝備，各型車輛總計(jì)185輛。所有裝備中，除通信設(shè)備、指揮車輛和輕武器等裝備型號(hào)較為統(tǒng)一外，其余裝備型號(hào)各不相同。而且不同任務(wù)區(qū)擔(dān)負(fù)同類維和任務(wù)的分隊(duì)，由于參與維和行動(dòng)時(shí)間不同，所配備裝備的型號(hào)和種類也有差異，需要的維修備件更是五花八門。即使是同一支維和分隊(duì)，也會(huì)因裝備的更新?lián)Q代，導(dǎo)致新老裝備并存。而且，受維和部（分）隊(duì)編制限制，負(fù)責(zé)維修保障的專業(yè)人員有限，通常一個(gè)營(yíng)僅編一個(gè)修理排，平均每人至少負(fù)責(zé)十余臺(tái)大型裝備的維修保障，對(duì)保障人員的能力素質(zhì)要求高。

另外，聯(lián)合國(guó)對(duì)維和裝備的完好率有明確要求。聯(lián)合國(guó)裝備管理部門采取例行核查和隨機(jī)抽查的方式，對(duì)各維和行動(dòng)部隊(duì)的裝備戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能進(jìn)行全面核查。核查結(jié)果不僅直接決定出兵國(guó)能否獲得足額的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，而且影響到聯(lián)合國(guó)對(duì)維和部隊(duì)執(zhí)行能力的評(píng)估，關(guān)系到國(guó)家和軍隊(duì)的聲譽(yù)。這就要求我維和部（分）隊(duì)隨時(shí)搞好裝備的維護(hù)保養(yǎng)，以備高標(biāo)準(zhǔn)迎接聯(lián)合國(guó)裝備核查。

三、我軍維和行動(dòng)裝備維修保障中運(yùn)用3D打印技術(shù)的可行性

3D打印技術(shù)，以計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)模型為藍(lán)本，通過(guò)軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，利用激光束、電子束等方式，將金屬粉末塑料、細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行逐層堆積黏結(jié)，疊加成型，制造出實(shí)體產(chǎn)品。該技術(shù)具有生產(chǎn)周期短、適應(yīng)范圍廣，產(chǎn)品類型多、結(jié)構(gòu)質(zhì)量好，設(shè)備操作簡(jiǎn)單、攜帶方便等優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用在我軍參與聯(lián)合國(guó)維和行動(dòng)任務(wù)的裝備維修保障中，將發(fā)揮極大效能。

（一）可增加裝備維修保障的時(shí)效性

排除客觀條件的限制，3D打印技術(shù)可根據(jù)物品的三維圖形數(shù)據(jù)快速打印出所需的物品。這一性能，將為維和行動(dòng)裝備維修保障提供極大便利。尤其是在任務(wù)區(qū)經(jīng)濟(jì)條件差、備件就地準(zhǔn)備難、遠(yuǎn)離國(guó)內(nèi)本土支援保障等實(shí)際情況下，3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更加明顯。3D打印技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)加工、快速成型，大大縮短了準(zhǔn)備備件的時(shí)間，降低了備件管理的難度和成本，縮短了裝備維修的時(shí)間，從而提高了裝備利用率，增加了保障的時(shí)效性。

（二）可提高裝備器材保障的精確性

隨著我參與聯(lián)合國(guó)維和行動(dòng)任務(wù)的多樣化，對(duì)我維和部（分）隊(duì)在攜帶零部件上的要求也越來(lái)越高，對(duì)裝備維修器材準(zhǔn)備的精確性要求也越來(lái)越高。而多數(shù)裝備維修器材的準(zhǔn)備需求主要依靠經(jīng)驗(yàn)，部分裝備在以往的維和行動(dòng)中使用頻率小、數(shù)據(jù)信息少——多了，導(dǎo)致器材積壓、造成浪費(fèi)；少了，無(wú)法滿足任務(wù)需求。因此，很難做到精細(xì)精準(zhǔn)。采用3D打印技術(shù)，只要在準(zhǔn)備階段選好打印設(shè)備、備足打印材料、配齊數(shù)字三維圖形數(shù)據(jù)，任務(wù)中裝備所需的維修零部件，大都可以在任務(wù)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)完成，無(wú)須采購(gòu)大量備件存放在倉(cāng)庫(kù)，從而避免備件庫(kù)存過(guò)量或不足的問(wèn)題。

（三）可解決裝備維修力量不足的問(wèn)題

通過(guò)3D打印技術(shù)打印出的零部件和產(chǎn)品，比機(jī)器制造出的產(chǎn)品更加精細(xì)輕盈、韌度更強(qiáng)、抗壓力更佳，更能滿足高強(qiáng)度任務(wù)的需要①參見(jiàn)喻虎、張革穩(wěn)：《充分發(fā)揮3D打印技術(shù)在聯(lián)合作戰(zhàn)中的裝備保障能力》，載《軍事文摘》，2018（2），57～59頁(yè)。。其作為增材制造技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)焊接、鉚接等組裝工藝，減少螺栓連接件②參見(jiàn)姜舟、任斌斌：《3D打印技術(shù)在航空維修中的應(yīng)用研究》，載《中國(guó)設(shè)備工程》，2017，9（下），42～43頁(yè)。。3D打印技術(shù)的這些性能，可降低裝備維修難度，減輕維修工作量，有效解決維修力量少、保障任務(wù)重、對(duì)維修人員技能要求高等矛盾。