美國海軍實(shí)施Print the Fleet項(xiàng)目推廣3D打印

        在美國弗吉尼亞海灘， Dam Neck上一座不起眼的建筑，就是美國海軍著名研究機(jī)構(gòu)HEL的入口，所謂HEL當(dāng)然不是指的地獄，而是Harsh Environment Lab的簡稱。海軍的科學(xué)家和工程師們就是在這里開發(fā)各種尖端技術(shù)，包括3D打印。

        在HEL進(jìn)行研究，標(biāo)準(zhǔn)著3D打印（也被成為增才制造）進(jìn)入了美國海軍的第一研究序列。官員們希望該技術(shù)有一天可用于即時(shí)打印零部件，甚至制造先進(jìn)的武器裝備，如無人機(jī)等。

        “當(dāng)先進(jìn)制造與3D打印被廣泛使用時(shí)，我們?cè)O(shè)想建立一個(gè)全球性的加工車間網(wǎng)絡(luò)，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上經(jīng)過技能培訓(xùn)的水手們可以發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行維修，甚至制造產(chǎn)品。”美國海軍作戰(zhàn)部副主任、負(fù)責(zé)管理艦隊(duì)?wèi)?zhàn)備和后勤的海軍中將 Phil Cullom說。

        在HEL，大部分的3D打印研究工作圍繞著聚合物材料進(jìn)行。兩臺(tái)3D打印機(jī)安裝在研究現(xiàn)場(chǎng)，已經(jīng)打印了一些塑料帽和醫(yī)療用品，Jim Lambeth說。他是Dam Neck作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)增材制造的負(fù)責(zé)人。

        他們目前所做的工作都是海軍“Print the Fleet（打印艦隊(duì)）”項(xiàng)目努力的一部分，該項(xiàng)目致力于向海軍水手介紹3D打印知識(shí)，并尋找3D打印的創(chuàng)新性應(yīng)用。

        “這個(gè)項(xiàng)目的真正目的是開發(fā)3D打印零部件的程序和規(guī)則，比如如何檢驗(yàn)部件質(zhì)量、如何運(yùn)輸零部件，以及如何使用這些3D打印機(jī)等�！盠ambeth 說。

        Print he Fleet項(xiàng)目是由海軍作戰(zhàn)部主任“快速創(chuàng)新單元”（CRIC）發(fā)起的——這是一群由初、中級(jí)軍官組成的組織，主要任務(wù)是幫助識(shí)別和應(yīng)用新興技術(shù)。 上尉 Ben Kohlmann是Print the Fleet的項(xiàng)目經(jīng)理和CRIC的創(chuàng)始成員，從2013年的3月份就開始了這個(gè)項(xiàng)目。

        “在以前海軍并沒有一個(gè)關(guān)于3D打印的項(xiàng)目辦公室或明確、特定的戰(zhàn)略�！盞ohlmann說。很多單位和機(jī)構(gòu)都使用了3D打印技術(shù)，但都是臨時(shí)性的，并不協(xié)調(diào)。
       
        “我們的目的就是帶領(lǐng)大家協(xié)調(diào)一致，形成合力，將其用于海軍前線。”他說。Print the Fleet已經(jīng)開發(fā)出了大約20個(gè)3D打印物品，其中包括3D打印油箱蓋、醫(yī)療用品以及一種跟蹤船上飛行作業(yè)的像棋盤一樣的東西。

        “我們要打印出來的就是所謂的Ouija板的模型——這是兩棲攻擊艦和航空母艦上的飛行甲板模型——這可能是迄今為止最有用的3D打印物品了，因?yàn)樗�確實(shí)節(jié)省了很多的成本�！盞ohlmann 說�！耙唤MOuija板模型市場(chǎng)價(jià)介于8000至10000美元之間......而3D打印的話只需300到400美元，還可以根據(jù)要對(duì)它進(jìn)行修改。”這些3D打印物品的創(chuàng)意主要來自水手，Kohlmann說。

        今年六月份，一些企業(yè)成員、軍人和記者被邀請(qǐng)到CDSA Dam Neck參加首次Print the Fleet創(chuàng)客活動(dòng)，在那里，參觀者親眼看到了海軍致力于3D打印技術(shù)成熟應(yīng)用的努力。我們計(jì)劃今后還舉辦類似的活動(dòng)，Lambeth說。

        目前，Print the Fleet主要使用的是基于FDM的3D打印技術(shù)，在HEL已經(jīng)有了兩臺(tái)使用塑料聚合物的3D打印機(jī)。Print the Fleet同時(shí)也會(huì)與周圍Norfolk、Virginia Beach等地?fù)碛薪饘?D打印機(jī)的軍事單位進(jìn)行合作。Lambeth 說。

        海軍中將Cullom說，雖然海軍目前還處于增材制造應(yīng)用的開始階段，但它擁有巨大的潛力。

        “我堅(jiān)信，3D打印和先進(jìn)制造技術(shù)將成為我們未來后勤維護(hù)和物流支持的突破性技術(shù)。我們可以獲得新的能力，可以隨時(shí)快速維修、打印工具和零部件，而不必?cái)y帶更多的備件，這將最終改變我們的海上維修及物流供應(yīng)鏈�！盋ullom說。

        美國海軍目前正在擬定關(guān)于增才制造的官方正式的戰(zhàn)略和愿景，F(xiàn)rank Futcher上尉說。他是海軍業(yè)務(wù)辦公室主任。這一愿景將包括海軍在未來20至30年內(nèi)的長期目標(biāo)，他說。

        Futcher預(yù)計(jì)將于2015年公布愿景，相應(yīng)的戰(zhàn)略也將隨后公布，但具體的日期還沒有確定，F(xiàn)utcher說。

        2013年11月，美國海軍作戰(zhàn)部長，海軍上將 Jonathan Greenert宣布OPNAV N4計(jì)劃，艦隊(duì)?wèi)?zhàn)備和后勤辦公室將從2015年開始，接替海軍作戰(zhàn)發(fā)展中心，成為Print the Fleet的直接管理機(jī)構(gòu)。。

        “當(dāng)時(shí)，海軍作戰(zhàn)部長并沒有明確任命他的工作人員去真正監(jiān)督（增材制造）�！盕utcher說�！八�找人來核實(shí)報(bào)告，然后試著看看這項(xiàng)新技術(shù)的能力。他是從更高層次的角度，從戰(zhàn)略的高度來看的�！�

        在此之前，各個(gè)軍事單位和作戰(zhàn)中心各自進(jìn)行自己的3D打印應(yīng)用研究�，F(xiàn)在，隨著OPNAV N4監(jiān)督Print the Fleet項(xiàng)目的努力，海軍可以看到一些長期的3D打印項(xiàng)目，并吸取它們的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

        Futcher說，目前在海軍共有60個(gè)不同的增才制造相關(guān)的項(xiàng)目，Print the Fleet將會(huì)統(tǒng)籌管理這些項(xiàng)目。

        下一步將延伸到其它服務(wù)部門、國防部和政府，他說。

        目前3D打印已經(jīng)在海軍內(nèi)部被用于工具、模具制造和原型。Futcher設(shè)想將來3D打印機(jī)還可以制造更大的對(duì)象，比如制造直升機(jī)轉(zhuǎn)子或飛機(jī)機(jī)翼。不過這種制造可不是分別制作出成千上萬的零部件然后在組織，而是一次打印出一個(gè)完整的記憶，F(xiàn)utcher說。3D打印機(jī)甚至可以被用來制造無人機(jī)，他說。

        “如果往后看10到20年，我認(rèn)為3D打印微型無人機(jī)完全可能�！盕utcher說。他們一開始會(huì)打印簡單點(diǎn)的，但最終打印對(duì)象會(huì)變得越來越復(fù)雜。

        4D打印也在美國海軍的考慮之中。利用納米技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和增才制造，科學(xué)家們正在試圖打印出能夠?qū)Νh(huán)境變化做出反應(yīng)的對(duì)象，F(xiàn)utcher說。Dave Barrett是美國海軍業(yè)務(wù)運(yùn)營支持辦公室的項(xiàng)目分析師和OPNAV增材制造項(xiàng)目的首席執(zhí)行人員。他說，4D打印技術(shù)具有“巨大的軍事用途前景。”例如，飛機(jī)上的4D打印機(jī)翼根據(jù)空氣中的紊流變化改變其形狀，以更好地保持穩(wěn)定的飛行。Barrett說。

        這種技術(shù)正處于起步階段，他說。而3D打印技術(shù)則相對(duì)更為成熟。

        今年早些時(shí)候，Stratasys公司的uPrint打印機(jī)登上了Essex兩棲攻擊艦，當(dāng)時(shí)它正在�？烤S修。

        uPrint是一種使用熱塑性塑料的高端桌面3D打印機(jī)。Lambeth說，3D打印機(jī)已成功安裝并打印出來幾個(gè)零部件。

        他說，水手們很快就掌握了3D打印機(jī)的操作，但在使用CAD軟件方面經(jīng)常會(huì)遇到麻煩。
       
        “在未來，我們可以在陸上的進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，制作出可打印的CAD模型，他們只需要在船上把它打印出來就行了�！彼�說。

        Lambeth說，Essex近日將進(jìn)行海上試航，看看移動(dòng)船只上的環(huán)境條件——比如濕度或重力——變化是否會(huì)影響到3D打印機(jī)。航行過程中工程師會(huì)打印零部件并進(jìn)行測(cè)試，主要測(cè)試零部件強(qiáng)度和質(zhì)量。

        通過像Print the Fleet這樣的項(xiàng)目，美國海軍的目標(biāo)之一是讓水手們更好地了解如何使用3D打印。今年八月，海軍大西洋水面部隊(duì)指揮官在Norfolk 與Print the Fleet聯(lián)合舉行了一次研討會(huì)。這次會(huì)議邀請(qǐng)了一些專家，并展示了一些3D打印項(xiàng)目，主要目的是向一線作業(yè)的水手們介紹3D打印能夠做到什么，以及水手們?nèi)绾卧诠ぷ髦惺褂盟��?br />

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