浅谈3D打印技术在军事设施保障领域中的应用前景

浅谈 3D打印技术在军事设施保障领域中的应用前景

唐祥虎

国防大学联合勤务学院 北京市 100036

摘要:3D 打印技术作为一种快速成型技术,在军事方面得到快速推广应用,本文重点展望了3D 打印技术对军事设施保障领域的影响,然后介绍了当前最新的3D 打印技术——视觉控

制喷射技术,最后指出 3D 打印技术也有缺陷,但以后必会克服缺陷,升级以后的 3D打印技术必将对整个军事后勤保障领域产生一次深远的影响。

关键词:3D打印技术;军事设施;保障

3D 打印技术作为工业领域中的一种快速成型技术,以其快速、精确、订制化、浪费少等诸多优点,已经广泛应用于航空科技、医疗行业、建筑行业、教育行业等多个领域,同时在军事领域也得到快速推广应用,深受各国军方的青睐,被认为是21世纪具有颠覆意义的军事科技之一,这将对未来战争产生重要的影响。3D 打印技术的运用不但可以改变武器装备生产的方式,还将影响军队的保障方式[1],这无疑为军事设施保障领域提升保障能力提供了一次绝佳机会。

3 D打印技术为军事设施勤务保障提供了一种新的保障模式。 在野营保障方面,传统的野外宿营方式是部队携带大量帐篷或者建设临时营房,占用运力多,费时又费力,有时在偏远地区,还存在取材不便或者无供应商愿意“接单”的尴尬,如果采用 3D打印技术,军事设施保障人员可以自带打印机,根据训练或战争需求,及时建设营房,可以有效克服“尴尬”问题,尽快满足保障需求。例如2018 年9月,由美国陆军工程兵研发中心与海军陆战队系统司令部(MCSC)共同使用 3D打印技术完成一座营房,面积约为 46 平方米,建造时长不到40个小时［］］; 在工程保障方面,在为导弹修筑工事阵地时,传统的方式人工或者机械设备修筑,都是比较费时费力的,如果采用 3D 打印技术,可以像建房子一样进行分块打印拼接,将大大减少人工操作量或机械设备的使用;在机场排除未爆弹时,一般需要人工前往排弹,作业费时长,人员危险大,虽然现在可以采用无人机排弹来减轻作业难度,但也因突然的爆炸会造成无人机的损失,这时如果采用 3D 打印技术,可以多打印几架无人机及时补充上,这将有效提升机场排弹效率,加快机场跑道修复速度。这不是科幻,早在2011年英国南安普敦大学工程师3D 打印出世界首架无人驾驶飞机,造价 5000 英镑［3］;2020年美陆战队配备了3D 打印工程保障装备,可实现现场 3D 打印军营小屋和混凝士土脚桥,军营小屋在大约72 小时内完工。现如今,3D打印技术经过几十年的不断发展演变,已经有了更多新的技术改进,可以想象,未来信息化战场上,只要战场保障需求什么,3D 打印技术也许就能打印什么,这将对军事设施勤务保障模式产生一次重大变革。

3D打印技术为军事设施装备维护提供提供了一种新的维修方式。以往军事设施的装备维修主要采取自身维修和上级维修相结合的方式,设备损坏的部件往往都是一些老旧部件,有时单位自身或上级也没有部件备品,因为有些保障装备配发的时间比较早,难以找到原厂配件,只能等待上级联保部门找相关厂家定制,因周期长,效率低,难以满足未来信息化战争的保障需求,如果采用3D打印技术,一切问题就迎刃而解了。只要拥有一台3D 打印机,就能根据要求及时打印需要更换的部件。可以预想,在未来信息化战场上,军事设施保障人员或上级维修保障部门再也不需要携带大量零部件上战场,携带一台3D打印机就可以现场把所需要的部件一个一个地“打印”出来,然后由保障人员装配起来就可以让保障装备重新投入战场,使保障装备提供持续稳定的保障服务。例如,美陆军为加速 3D 打印技术实战化部署,以增强持续战斗力。2012年8月27日,美国陆军已经加入扩展3D打印行动,向阿富汗部署移动实验室,配备了原型设计和印刷设备,可以为士兵现场创建工具和其他设备[4];洛一马公司在F-35战斗机中使用 3D 打印的钛合金零件,并通过飞行测试验证成功;英国BAB 系统公司也使用 3D 打印技术制造“旋风”战斗机的关键零部件［5］;解放军报2016年4月29日报道,陆军第40军某工兵团就曾创新保障方式,引入3D打印机用于装备修理,一次演练中先后6次派上用场。可以预见,3D 打印技术作为一种新兴技术,未来可能要颠覆传统的军事设施装备技术维修保障手段。

3D打印技术为军事设施急需保障提供了一种新的供应途径。军事设施战时保障往往只能携带少量的物资器材,而大部分物资器材主要依靠后方基地供给,但在物资器材转运过程中又很容易遭遇敌方的打击破坏,这严重影响军事设施的保障任务。如果采用3D 打印技术,将3D打印设备提前预置到前线军事设施保障单位,现场具有物资器材的设计图纸、合适的打印材料以及先进的3D 打印机,军事设施保障人员就可以在战场上按照需求生产所需的物资器材。3D 打印的主要耗材可以由空军向其空投,没有的图纸也可以通过网络传送过去,这样的保障方式相信可以真正实现军事设施保障的前置化。例如,2017 年8月为减少零部件的携带或订购数量,在美陆战队补给链的重要节点部署了3D打印技术,将移动式增材制造实验室(X-FAB)部署到战场环境中,进行受损零件的快速维修与备件制造;2020年8月21日,澳大利亚金属部件制造商 SPEE3D 日前宣布,澳大利亚陆军在北领地进行野外演习时,使用了3D金属打印技术,测试了实战中 3D金属打印技术的可行性。3D 打印技术的前置化部署,加快了年军事设施保障供应能力的提升,可以畅想,未来信息化战场上,军事设施保障不再是物资器材保障,而是 3D 打印的实物图纸和打印材料的供应,这将为部队实现实时、精确、高效、专业的物资保障打下坚实的基础。

3D 打印技术起源于美国,也在美国发展速度最快。美军3D打印技术在军事应用中也走在了世界各国的最前沿,据美国“3D打印工业”网站2021年3月25 日报道,2021年,美国Inkbit公司为美空军开发了首个基于机器视觉反馈控制的 3D 打印系统,这是一种基于喷墨沉积的 3D打印技术,利用机器视觉和机器学习来实现实时反馈控制。视觉控制喷射技术将 3D打印与人工智能相结合,设计出“有眼睛有大脑”的3D 打印技术,这种新的设计思路为未来3D打印技术提供了新的发展方向。

伴随时代的发展和科技的进步,3D打印技术必将在军事设施保障领域中得到更广泛的应用。3D 打印技术虽然具有巨大的优势,但目前也存在一些缺陷,比如:打印耗材和打印设备还存在局限性、打印的规模化与传统批量生产还无法比拟;知识权保护及网络安全问题还待解决等等,然而随着技术成熟度越来越高,3D 打印技术的缺陷都会得到一一解决,目前地方升级版的4D 打印技术、5D打印技术也陆续出现,相信升级后的3D 打印技术应用到军事必将对军事设施保障能力提升有一个更大的促进作用,并对整个军事后勤保障领域产生一次深远的影响。

参考文献:

[1]马建光,光明曰报.军事.2020年03月08日.7版

[2]参考消息网转发《西班牙人报》网站2019年9月16日报道

[3]黄健,姜山.3D 打印技术将掀起“第三次工业革命”?.新材料产业 NO. 1.2013年.62页

[4]张炎炎,李大光.30打印技术将引起武器装备发展变革武器装备.国防科技工业.2013 /07.54页

[5]李文.3D 打印正悄悄改变战场.国防.2016