姚耀 裴廣紅 張曉潔
摘 要:3D打印技術(shù)目前廣泛的應(yīng)用于軍隊(duì)武器裝備制造和維護(hù)領(lǐng)域,尤其是該技術(shù)的在戰(zhàn)爭(zhēng)中伴隨保障能力突出,可以大幅提高作戰(zhàn)能力。本文從三維打印技術(shù)的概念和特點(diǎn)出發(fā),探討了3D打印技術(shù)在戰(zhàn)時(shí)工程裝備保障或維修領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景和未來(lái)趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞:3D打印技術(shù);工程裝備;保障維修
0 引言
3D打印技術(shù)是目前非常熱門(mén)的高新技術(shù),號(hào)稱開(kāi)啟了第四次工業(yè)革命,3D打印技術(shù)在軍事應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用尤其廣泛,涉及戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)、作戰(zhàn)式樣、指揮方式、武器裝備、編制體制、軍事理論等都將發(fā)生重大而深刻的變化。尤其是在工程裝備保障領(lǐng)域。工程裝備作為軍隊(duì)作戰(zhàn)體系的重要組成部分,但是一直面臨易防御能力弱,裝備維護(hù)費(fèi)用高,戰(zhàn)時(shí)補(bǔ)給備件跟不上等問(wèn)題,這些因素使工程裝備在戰(zhàn)時(shí)會(huì)限制效能發(fā)揮,影響戰(zhàn)斗進(jìn)程。而3D打印技術(shù)的出現(xiàn)可以很好的解決這些問(wèn)題。
1 3D打印技術(shù)的概念及特點(diǎn)
1.1 3D打印技術(shù)的概念
利用三維模型而將各種粉末、零散材料逐層疊加打印而形成任何形式的固態(tài)體,這種技術(shù)被稱為3D打印技術(shù),與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比,這種技術(shù)無(wú)需機(jī)械模具、無(wú)需復(fù)雜生產(chǎn)流程,只需一臺(tái)3D打印機(jī)就可以迅速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)。目前,隨著3D打印技術(shù)的逐漸成熟,3D打印技術(shù)在戰(zhàn)時(shí)工程裝備保障或維修領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。
1.2 3D打印技術(shù)的特點(diǎn)
由于3D打印技術(shù)采用了數(shù)據(jù)建模和參數(shù)化的技術(shù)方法,因此能夠有效地控制打印精度,非常適合有高精度要求的產(chǎn)品。 其次,3D打印技術(shù)消除了生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),制造模具,切削產(chǎn)品的需要,從而大大提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率; 而且,3D打印制造產(chǎn)品不需要生產(chǎn)專門(mén)的生產(chǎn)場(chǎng)地,生產(chǎn)產(chǎn)品也不受規(guī)格尺寸的限制,因此可以快速制造定制產(chǎn)品,由此表明3D打印技術(shù)的特點(diǎn)非常吻合軍事生產(chǎn)的需要。
2 3D打印技術(shù)在工程裝備保障應(yīng)用場(chǎng)景
2.1 高原高寒地帶的應(yīng)用
目前高原地區(qū)日照時(shí)間長(zhǎng)、空氣稀薄,而高寒地帶又存在海拔低、氣溫嚴(yán)寒的氣候現(xiàn)象,這兩種極端氣候容易對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成損壞,如機(jī)械軸承損壞和渦輪增壓器異常運(yùn)行。在這種情況下,如果從后方供應(yīng),就存在運(yùn)輸緩慢的問(wèn)題,使用3D打印機(jī)可以在現(xiàn)場(chǎng)快速制造和維修。以聯(lián)軸器為例,只要操作人員打開(kāi)電腦將聯(lián)軸器的3D模型數(shù)據(jù)輸入到相關(guān)軟件中,然后將金屬粉末等材料裝入3D打印機(jī)中,打印機(jī)就會(huì)按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行逐層打印和固化,然后快速制作聯(lián)軸器并安裝使用。
2.2 大尺寸工程裝備配件修復(fù)中的應(yīng)用
目前,軍事工程裝備配件體積龐大,重量大,受各種運(yùn)輸條件的限制,戰(zhàn)時(shí)存儲(chǔ)和運(yùn)輸這些大型機(jī)械零件會(huì)造成后勤保障的負(fù)擔(dān)。例如,工程設(shè)備配件中驅(qū)動(dòng)齒輪的斷齒,常用于驅(qū)動(dòng)坦克和輕型履帶式工程設(shè)備。在高原的高山地區(qū)和崎嶇的山區(qū),很容易過(guò)度磨損并損壞。在戰(zhàn)時(shí),如果此類配件供應(yīng)不及時(shí),將影響工程兵部隊(duì)逢山開(kāi)路,遇水架橋,為部隊(duì)開(kāi)辟通路的時(shí)間。 輕則則會(huì)延誤戰(zhàn)機(jī),重則部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力會(huì)受到極大影響。 但是3D打印機(jī)以其性能特點(diǎn),生產(chǎn)零部件無(wú)需場(chǎng)地,尺寸的限制,能夠快速制造所需零件并且快速維修裝備,從而使裝備快速回到戰(zhàn)場(chǎng),提高部隊(duì)作戰(zhàn)效率。
2.3 工程裝備維修在美軍部隊(duì)中的的應(yīng)用
3D打印技術(shù)在裝備維修領(lǐng)域中的應(yīng)用中,較為成功的案例是發(fā)生在美國(guó),早在2012年,美軍已經(jīng)使用了3D打印技術(shù)制造單兵防護(hù)裝備以及工程裝備的零部件。并且在阿富汗戰(zhàn)場(chǎng),美軍部署了大量設(shè)有3D打印機(jī)的集裝箱,美軍稱其為設(shè)備維修醫(yī)院,在集裝箱中使用3D打印機(jī)生產(chǎn)各種戰(zhàn)場(chǎng)所需的設(shè)備,小到槍零件,大到工程裝備零件,按需生產(chǎn),應(yīng)有盡有,極大地保證了美軍部隊(duì)在阿富汗戰(zhàn)時(shí)維修保障需要,提高了打擊恐怖分子的效率??梢钥闯?,通過(guò)3D打印技術(shù)在工程設(shè)備維護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用,對(duì)支持戰(zhàn)時(shí)工程裝備運(yùn)行和維護(hù)有了很大的提高。與傳統(tǒng)的設(shè)備維修模式相比,在3D打印技術(shù)背景下,設(shè)備維修所需的備件無(wú)需在工廠制造,而無(wú)需為了將零件運(yùn)送到戰(zhàn)地而進(jìn)行長(zhǎng)途運(yùn)輸,只需要設(shè)備維修人員使用各種粉末原料作為耗材,現(xiàn)場(chǎng)打印零件可以保證設(shè)備維修的需要,提高軍事保障能力,快速恢復(fù)戰(zhàn)時(shí)設(shè)備的使用功能。
3 3D打印在戰(zhàn)時(shí)工程裝備保障或維修領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)
自上世紀(jì)八十年代以來(lái),3D打印技術(shù)開(kāi)始走向成熟,并逐步應(yīng)用于戰(zhàn)時(shí)工程裝備領(lǐng)域,它在工程設(shè)備支持和維護(hù)方面的應(yīng)用價(jià)值也得到了初步揭示,隨著3D打印技術(shù)的不斷進(jìn)步,其軍事應(yīng)用將更加廣泛,應(yīng)用功能也將更加強(qiáng)大。例如,在高原高寒地區(qū)作戰(zhàn),部隊(duì)不需要運(yùn)送大量裝備備件,只需攜帶3D打印機(jī),必要的物資,零件參數(shù)文件,在戰(zhàn)場(chǎng)上需要哪些零件,就直接制造哪些零件用于裝備維修。從3D打印技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,其制造水平將進(jìn)一步提高。戰(zhàn)時(shí)工程設(shè)備維修中,可以快速,準(zhǔn)確地對(duì)損壞的設(shè)備或備件進(jìn)行維修,從而提高裝備運(yùn)行效率,影響戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)程。
參考文獻(xiàn)
[1]姚耀,張曉潔,劉蓓.3D打印技術(shù)在戰(zhàn)時(shí)軍用工程裝備維修領(lǐng)域的可行性研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2018,39(34):182.
[2]訾飛躍,李坡,張志雄.3D打印技術(shù)與裝備快速維修保障[J].兵器材料科學(xué)與工程,2018,(4).
[3]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[J].軍事文摘,2018,(2):57-59.