美國陸軍學習和使用3D打印提高軍事準備能力

美國陸軍長期以來一直在充分利用3D打印技術。據南極熊了解，在最新一期的軍隊AL＆T雜志上發(fā)表的一篇文章中，資深編輯史蒂夫·斯塔克深入探討了軍隊這個部門支如何使用3D打印，以及存在哪些障礙。斯塔克寫道，隨著軍事部門致力于升級其制造技術，3D打印“非常適合陸軍”。美國陸軍研究實驗室（ARL）主任Philip Perconti博士表示，該技術“處于發(fā)展的關鍵階段”。

巴格拉姆機場的REF Ex實驗室在Ex Lab工程師與士兵合作開發(fā)解決他們遇到的問題，而后生產了這些物品。

2018年秋天，在馬里蘭州新的先進制造、材料和工藝（AMMP）制造創(chuàng)新中心的開幕式上，Perconti博士說，“陸軍希望站在技術進步的最前沿�！�

Perconti博士認為，各種替換零件和部件的移動生產即將出現。海軍、空軍和海軍陸戰(zhàn)隊已經在利用這一應用。3D打印可用于提高準備程度，這是一個相當廣泛的類別，涵蓋從建筑物和維修到物流和維護的所有內容。最重要的目標是使用適當數量的設備發(fā)送單元，以建立用于按需3D打印的移動單元。

Mike Nikodinovski是陸軍坦克汽車研究、開發(fā)和工程中心（TARDEC）的機械工程師和增材專家，解釋了軍隊周圍的各個地方，如研究、開發(fā)和工程司令部（RDECOM）以及航空和導彈研究，開發(fā)和工程中心（AMRDEC）目前正在通過試驗塑料和金屬零件的3D打印來提高準備程度并加快維護過程。

“我們一直在修理M1艾布拉姆斯的部件。我們已經完成了跨陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊的項目，在那里我們打印了像葉輪風扇這樣的東西。我們一直在做的很多事情只是基本的一對一替換�！盢ikodinovski說，“對于傳統(tǒng)制造的部件，您可以使用增材做什么呢？很多都是為了維持，這就是我們在巖島站起來的目的，給他們提供設備和材料，以便他們可以打印金屬部件。

3D打印的90°應變消除偏置連接器，由阿富汗巴格拉姆機場的REF工程師設計和制造，用于防止電纜在連接到設備時斷裂。

增材制造與減材制造非常不同，這意味著需要進行關鍵的培訓。“這是一項艱巨的任務。我們不僅需要培訓那些將要接觸和操作機器的人員，而且需要訓練部隊和工程師了解AM的能力以及如何設計AM�！盧ock Island Arsenal先進制造總監(jiān)Edward Flinn解釋說�！澳惚仨氂柧毷勘�的技術能力以及如何實際使用機器。然后是如何向設計界自己教授增材的好處，以便他們可以開始設計。”

REF支持工程師Ryan Muzii為一個項目切割金屬

陸軍工程師研究與開發(fā)中心（ERDC）的機械工程師Megan Krieger解釋說，在圖書館的MWR（士氣，福利和娛樂設施）中使用創(chuàng)客空間是讓軍事人員更熟悉3D打印的一種有用方式，她這樣解釋道，“如果人們對制作東西充滿熱情，那么他們會比被投入其中更好地學習�！�
除了實際學習如何使用該技術之外，陸軍還致力于開發(fā)用于3D打印的新材料和設計工具。

馬里蘭州陸軍研究實驗室（ARL）負責材料開發(fā)的資深活動科學家William Benard博士說：“陸軍近期的努力是著眼于準備就緒，而在研究中，更簡單的事情之一就是設計更易于打印的新材料，隨著打印變得更可靠，被很好地理解 - 作為替代品的那種東西，是支持現有部件的更直接的方法�！薄癆RL正在為此提供支持的投資領域之一，我也知道RDECOM社區(qū)的其他人也正在研究它，實際上是增材行業(yè)的新設計工具�！�

陸軍還需要確定采用3D打印的具體經濟性。雖然在緊迫的最后期限內成本不是一個因素，但當制造可重復性和成本在項目中更為重要時，這種情況就會逆轉。其他因素包括對部件的需求有多重要，開發(fā)速度有多快，還有哪些取決于特定項目，以及陸軍花錢的確切位置。

Tim Phillis，RDECOM武器研究的遠征增材制造項目官員，開發(fā)工程中心通過戰(zhàn)場上的增材制造快速制造（R-FAB）解釋說，“我們作為科學家和工程師可以談論材料特性和打印床溫度和打印頭的所有這些東西，但高級領導層正在考慮，這項技術如何提高準備程度？怎樣才能讓系統(tǒng)和士兵準備好？這就是我們正在學習的東西�！�

士兵們在2017年的Pacific Pathways演習期間使用R-FAB在四小時內為Stryker車輛打印相機鏡頭蓋。[美軍照片]

斯塔克寫道，陸軍主要是“將工作重點放在現代化的優(yōu)先事項上”，并將進一步的發(fā)展留給學術界和工業(yè)界。如果我們的軍隊希望將3D打印用于實際應用，那么這種開發(fā)需要加快發(fā)展，這些部件必須在充足的壓力下站起來。

Aura Gimm博士在接受采訪時正在軍事納米技術研究所管理陸軍麻省理工學院附屬研究中心項目時說：“創(chuàng)造裝飾性部件是一回事，但如果您想嘗試創(chuàng)建可能失敗的承重或致動部件。”

“標準化并確保我們擁有計量或測量和評估這些部件的指標將是非常關鍵的，因為[增材制成的物品]實際上可以在現場部署。因為我們不想發(fā)生的事情就是擁有的這些部件不能按預期工作�！�

Perconti博士同意：“最終，我們的目標是使合格的組件與他們所取代的組件無法區(qū)分。請記住，當你從武器系統(tǒng)中取出一部分并用增材制造部件替換它時，如果那部分功能不完全，那就是浪費時間。所以我們必須非�？隙�無論我們做什么，我們都了解科學，我們了解制造，我們知道我們正在為我們的作戰(zhàn)人員提供合格的部件。“

UH-60A / L黑鷹直升機[圖片：Military.com]

例如，AMRDEC一直與通用電氣公司合作為T700電機提供3D打印部件，該電機為阿帕奇和黑鷹直升機提供動力。但是，這些電機部件尚未使用，因為它們尚未經過陸軍標準的測試和認證。位于阿拉巴馬州雷石東阿森納的陸軍制造技術部制造科技部的增材制造負責人Kathy Olson表示，該項目“更多的是知識轉型”，采用激光粉末床熔接3D打印部件。為了使陸軍使用的3D打印部件合格，必須首先確定材料。

“然后你必須對你的機器進行鑒定，并確保它生成可重復的部件，然后對你正在構建的部件的過程進行鑒定，因為對于不同的部件，你可能有不同的幾何形狀的不同參數集需要打造，”奧爾森解釋道。

“這不像你只需按一下按鈕就可以了。它的兩個方面都涉及很多工程。即使是你的構建布局的設計也會涉及一些迭代，讓你的布局正確，這樣部件就能正確打印�！标戃�3D打印的一個堅實應用是工具，因為此過程中的更改不需要任何工程更改。

Patrick Fowler博士是阿富汗Ex實驗室的前首席工程師，他與一名士兵一起研究物資解決方案。

“你可以快速轉向工具。”弗林解釋道，“設計過程正在進行，但制造可以在幾天而不是幾周內進行，而不是幾周。對于原型制造或主流制造，我可以在24小時內增材制造工具�！�

如果應用得當，3D打印將允許世界各地的士兵在現場制作他們需要的幾乎任何東西。

“我們可以解決哪些任務？我們找到了各種各樣的東西，”菲利斯說，“由于悍馬沒有氣帽，所以排起了長隊�；蛘邭饷逼屏选．斔麄冇嗁彆r，他們必須在那里坐30天或45天，或者需要多長時間才能通過供應系統(tǒng)。

“如果我們能在幾個小時內完成生產，那么現在我們已經有了一輛可以隨時使用的卡車，而我們正在等待供應系統(tǒng)趕上來。”

來源： 增材之光