來源：技術(shù)日報(bào)

最近美國陸軍工程師R & ampD中心運(yùn)營了世界上最大的混凝土3D打印機(jī)，在40小時(shí)內(nèi)打印出了46.45平方米的軍營小屋。

世界上最大的導(dǎo)彈制造商雷神公司是使用3D打印技術(shù)制造的導(dǎo)彈部件。

美國3D打印手槍的余熱沒有減少，最近有消息稱，北約“三叉戟接觸”軍演用3D打印備件修理了因寒冷而導(dǎo)致故障的卡車和坦克?！?D打印制造備件可直接交付，無需等待倉庫運(yùn)送零件?！北奔s秘書長斯托爾滕貝格在北約工業(yè)論壇上說。在修理過程中，有時(shí)卡車上價(jià)值2.51美元的滅火帽從美國運(yùn)輸需要126天。

除了打印零部件外，韓國軍營還將打印訓(xùn)練用地雷和迫擊炮彈，并于2025年定期采用3D打印設(shè)施。此外，英軍未來的“科幻戰(zhàn)艦”還可以使用無人機(jī)、電磁炮、激光炮等3D打印武器。那么，用3D打印技術(shù)制造的武器裝備能在戰(zhàn)場上發(fā)揮神威嗎？還是因?yàn)樘嗳醵肯拢?

適用于打印武器零件和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件

"技術(shù)上，3D打印滿足了軍事上對普通裝備的需求，提供了移動(dòng)、快速的備件保障模式."國防科技大學(xué)前沿交叉學(xué)科國家安全和軍事戰(zhàn)略研究所所長、國防科技戰(zhàn)略研究智庫研究員周繼超對《科學(xué)技術(shù)日報(bào)》記者說。" 3D打印在軍事上有特殊的用途."軍事科普作家劉石舉例說，卡車的液壓管連接器或點(diǎn)火帽在緊急情況下發(fā)生故障，3D打印可以緩解緊急火災(zāi)。

始于1892年的3D打印技術(shù)僅限于印刷品和打印方法，發(fā)展緩慢。近年來，3D打印產(chǎn)品開始應(yīng)用于食品、建筑、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域，隨著3D打印技術(shù)在金屬零部件制造方面取得巨大進(jìn)展，各大國開始探討其在武器裝備制造和維修中的應(yīng)用。

在武器裝備開發(fā)、制造、維修、復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件生產(chǎn)等方面，三維打印應(yīng)用前景廣闊，偽裝防護(hù)裝備制作、后勤保障、醫(yī)療零部件和救援工具制作的應(yīng)用也逐漸增多，成為世界軍事強(qiáng)國關(guān)注和競爭的焦點(diǎn)。

2012年，美國在制造業(yè)重組計(jì)劃中將3D打印技術(shù)列為重點(diǎn)開發(fā)的11項(xiàng)技術(shù)之一，2012年和2013年部署了2個(gè)基于3D打印技術(shù)的移動(dòng)遠(yuǎn)征實(shí)驗(yàn)室，以驗(yàn)證基于3D打印技術(shù)的設(shè)備維護(hù)保障。

3D打印對軍用武器及設(shè)施的維護(hù)具有很好的功效，可以直接“打印”戰(zhàn)場上所需的部件，從而及時(shí)準(zhǔn)確地完成受損裝備的維修保障，迅速恢復(fù)作戰(zhàn)能力。在3D設(shè)計(jì)中，完成零件加工只需要幾到幾十個(gè)小時(shí)，不需要傳統(tǒng)制造方式的鑄錠、胚胎、模具、鑄模等過程，可以快速、低成本地生產(chǎn)原型。整個(gè)生產(chǎn)過程可以數(shù)字化，隨時(shí)修改、制造、制造幾乎所有形式的零件。特別是復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的制造周期大大縮短。如有必要，后方設(shè)計(jì)師可根據(jù)電線維修需要臨時(shí)設(shè)計(jì)新的維修工具。

大規(guī)模制造效率太慢，條件苛刻

傳統(tǒng)制造是以去除不必要的材料和切削加工為主的減災(zāi)制造，3D打印是“自下而上”的材料積累的制造方法，稱為增材制造技術(shù)。根據(jù)相關(guān)資料，3D打印已有10多種成型方法，主要分為兩類。第一種是基于激光技術(shù)的成型方法，如立體光刻、選擇性激光燒結(jié)等。第二種非激光技術(shù)的快速成型方法，如3D打印、引信沉積等。

但是以這種方式制造的軍用裝備暴露了不可避免的缺陷。"一層印刷方式?jīng)Q定了軍用印刷成品的一般尺寸不是很大，效率低，強(qiáng)度和質(zhì)量不令人擔(dān)心。"劉石舉例說，一臺3D打印機(jī)生產(chǎn)50分鐘左右的小備件，而傳統(tǒng)的基于型號的澆注方式，一分鐘可以生產(chǎn)幾個(gè)。另外，眾所周知，3D打印手槍和武器受到材料性能的限制，沒有壓力，沒有力量，使用幾次會受損。

國外公布的數(shù)據(jù)顯示，3D打印材料包括熱塑性塑料、尼龍、特殊剛性透明材料、聚丙烯、鈦合金、碳纖維等近20種，目前主要部門工業(yè)產(chǎn)品使用的材料類型和傳統(tǒng)3D打印技術(shù)制造的零部件最大尺寸可達(dá)到立方米級，滿足武器裝備大部分零部件的制作要求。

對此，朱啟超表示懷疑：“印刷品是否符合要求很難。特殊裝備對材料要求很高。例如合金直接影響金屬材料的比例。這直接影響設(shè)備的壽命。否則，即使印刷產(chǎn)品不符合要求，也不能使用?！彼赋?，3D打印是一種受材料制約的制造技術(shù)，在使用零部件時(shí)還需要考慮承受多大程度的高溫、高壓和防腐環(huán)境。否則，3D打印可以打印外觀漂亮的產(chǎn)品，但可能不適合使用。

劉石對此也承認(rèn)：“武器裝備要想在高溫、高壓環(huán)境下作戰(zhàn)，必須依靠非常困難的成型技術(shù)，才能保證武器裝備的強(qiáng)度?！彼J(rèn)為3D打印卡車不可能。不僅因?yàn)榭ㄜ嚧笮√?，還因?yàn)榭ㄜ嚨臋M梁和車架等有力的零部件都不能打印。

多位專家指出，由于技術(shù)、成本限制，3D打印技術(shù)很難取代大規(guī)模流水線生產(chǎn)。另外，目前3D打印成品的準(zhǔn)確度并不令人滿意，打印效率遠(yuǎn)低于大規(guī)模生產(chǎn)的需求。“卡車生產(chǎn)線每天生產(chǎn)數(shù)百輛，3D打印可以生產(chǎn)幾天?！眲⑹f。

開發(fā)更側(cè)重于零部件多樣性和自身小型化。

“在全球范圍內(nèi)，3D打印并不常見。畢竟，作為一種新型制造技術(shù)，還在探索中，并非所有國家都能使用這項(xiàng)技術(shù)?！敝靻⒊f：“盡管現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)了，

了北約軍隊(duì)中，但事實(shí)上它的軍事應(yīng)用落地還是很難?！庇岽T表示：“大部分國家還沒有應(yīng)用，主要是沒找到合適的軍事用途?！?p>

資料顯示，未來3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域的發(fā)展主要體現(xiàn)在提升材料多樣性以滿足武器裝備零部件多樣性需求；3D打印系統(tǒng)向小型化方向發(fā)展，適應(yīng)野外戰(zhàn)爭迅速精確保障要求。據(jù)報(bào)道，美軍為戰(zhàn)場官兵研發(fā)了一款小型3D打印機(jī)，可以放在官兵的背包中并在戰(zhàn)場中使用。

“3D打印實(shí)驗(yàn)室隨軍前行是可以的，但必須是一米內(nèi)的小型集裝箱才能現(xiàn)實(shí)，用于打印小零件?！庇岽T說，如果真的扛著房子大小的設(shè)施前行，在軍事上非常礙事。此外，3D打印的效率也是將來應(yīng)用的重要考量，“半小時(shí)修復(fù)受損裝備是有價(jià)值的，如果要花一天時(shí)間那就沒價(jià)值了，修什么？敵人都來了?！庇岽T認(rèn)為，武器裝備零部件損壞，更現(xiàn)實(shí)的途徑是購買一個(gè)新的，只有在偏遠(yuǎn)地區(qū)3D打印機(jī)才適用，“它的效費(fèi)比很低，大概打印上千次產(chǎn)品才能收回成本。因此普遍性隨軍前行不樂觀?！?/p>

至于風(fēng)洞試驗(yàn)中是否能使用3D打印制成的飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭模型來獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)，俞碩認(rèn)為，這些復(fù)雜模型傳統(tǒng)工藝做起來比較復(fù)雜，3D打印的效率反而會高一些。朱啟超則表示，3D打印與風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)芊窦嫒萑耘f取決于風(fēng)洞試驗(yàn)所需模型的材料是否達(dá)標(biāo)。（唐芳）