盤點：2017年軍事3D打印大事件

3D打印技術(shù)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(guān)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(yīng)用。

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

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(jī)制造系統(tǒng)”（ODSUAS）。它由專門的軟件和3D打印機(jī)組成，據(jù)說在短短24小時內(nèi)就能完成無人機(jī)從設(shè)計到制造的整個流程。

ARL認(rèn)為，無人機(jī)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(jī)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(xùn)練基地）用ODSUAS系統(tǒng)制造出了一架無人機(jī)并對其進(jìn)行了飛行測試。而這些無人機(jī)表現(xiàn)也是相當(dāng)給力，飛行速度最高達(dá)到了55英里/小時。當(dāng)然，它們也存在著一些問題，比如噪聲較大、飛行距離較短、負(fù)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(lǐng)域的金屬3D打印企業(yè)。

ISE是一家國際公認(rèn)的工程公司，主要業(yè)務(wù)是設(shè)計和集成式自主遠(yuǎn)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(xué)，然后進(jìn)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(jī)（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(jìn)行了15次測試性發(fā)射，結(jié)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(jié)）技術(shù)3D打印的。雖然其鋁質(zhì)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(nèi)就能完成對武器的修理和改進(jìn)。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(xùn)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(yù)，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(shù)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(shù)未來廣泛用于國防帶來了希望。


4、歐洲防務(wù)局開始探索3D打印的軍事應(yīng)用

4月，歐洲防務(wù)局宣布已經(jīng)開始對3D打印的新研究，從而評估這一技術(shù)能否推動防務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展。該機(jī)構(gòu)已經(jīng)與普羅丁科技基金會及歐洲導(dǎo)彈集團(tuán)達(dá)成合作，預(yù)計2017年年底發(fā)布相關(guān)研究報告。

普羅丁科技基金會和歐洲導(dǎo)彈集團(tuán)接到任務(wù)，對歐洲防務(wù)局在3D打印領(lǐng)域尤為關(guān)注的三個方面進(jìn)行評估，包括在利用該技術(shù)進(jìn)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(shù)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(jī)會，雖然這種技術(shù)因其性質(zhì)迥然不同而在某種程度上推遲了廣泛應(yīng)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(jī)

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(jī)。它名叫Nibbler，是一款被設(shè)計用于收集情報的小型機(jī)，結(jié)構(gòu)十分簡單，所以使用一些基本的預(yù)制部件（如電機(jī)和電池）和一臺3D打印機(jī)就能迅速制造出來，而這正是它與美軍其它無人機(jī)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(shè)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(zhǔn)備中心，也正在研究3D打印的應(yīng)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(shù)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(jī)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(shù)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(shè)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(zhǔn)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(yù)計2019年建成）。

7、美國陸軍開發(fā)出快速3D打印設(shè)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(shè)備零部件損壞卻無法得到及時補(bǔ)充”這個老大難問題。

R-FAB由一臺3D打印機(jī)、相應(yīng)的軟件和工具，以及一個獲批的設(shè)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(dāng)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(rèn)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(jìn)化。

“士兵們可以為一個連他們的長官都不明白的問題設(shè)計解決方案。而在等待該方案獲得合格認(rèn)可的同時，適當(dāng)級別的軍官甚至可以冒險采用這個方案。比如某個士兵設(shè)計并3D打印出了一個機(jī)械零件。它雖然很可能沒有正式零件質(zhì)量好，但至少能讓士兵完成下一個任務(wù)�！毕嚓P(guān)的美軍負(fù)責(zé)人Jeremy Pinson介紹說。


8、美軍3D打印出迄今最小軍用無人機(jī)，僅重6.5克

7月，美軍披露了其采用3D打印技術(shù)研制的迄今為止最小的軍用無人機(jī) — CICADA（意思是近距離隱蔽型自主無人機(jī)）。它整個機(jī)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(jī)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(shù)可以有效加快CICADA的生產(chǎn)時間。而由于結(jié)構(gòu)簡單（僅由機(jī)身、機(jī)翼、電路板等電子元件組成），這種無人機(jī)未來還可以完全用機(jī)器人組裝，讓軍方能更加高效并且經(jīng)濟(jì)地完成部署任務(wù)。

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(jī)的最新原型機(jī)Mk5已經(jīng)在馬里蘭州的�？蘸秸股狭料唷Ａ硗庵档靡惶岬氖�，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(jī)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(jī)群可以連接成一個自組織、自配置的網(wǎng)絡(luò)，從而一種可編程的幾何圖案構(gòu)成通信節(jié)點、傳感器或致動器以，而不必直接飛躍地方領(lǐng)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(jì)

8月，美國陸軍展示了其3D打印軍事設(shè)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(yīng)急用膠合板建筑相比更結(jié)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(chǔ)設(shè)施了，如障礙物、暗溝和路障。”


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(shù)或許很快就會改變設(shè)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(shù)，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(fù)責(zé)人Jared Green中士評論說，3D打印技術(shù)帶來的最大好處就是能明顯縮短制造時間�，F(xiàn)在，他的團(tuán)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(yīng)用方面也已經(jīng)進(jìn)行了不少探索，并且取得了相當(dāng)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(jié)構(gòu)件激光快速成型技術(shù)為主的激光3D打印技術(shù)。殲-15的總設(shè)計師孫聰也曾透露，鈦合金和M100鋼的3D打印技術(shù)已廣泛用于新機(jī)設(shè)計試制過程。其中于2012年10月至11月首飛成功的機(jī)型，廣泛使用了3D打印技術(shù)制造鈦合金主承力部分，包括整個前起落架。此外，相關(guān)技術(shù)還廣泛用于中國的C919大飛機(jī)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(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)件激光快速成型技術(shù)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(hù)航任務(wù)時，戰(zhàn)艦柴油機(jī)上一根重達(dá)25公斤的軸承斷裂，導(dǎo)致主機(jī)突然無法啟動。為修復(fù)主機(jī)，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(shù)，可以快速修復(fù)或者制造非常復(fù)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。