美國海陸空三軍：要大面積應用3D打印來維修武器零件

△美國國防部

南極熊發(fā)現，2019年10月17日，美國防部發(fā)布了公開版的《有關國防部利用增材制造技術進行零部件維護保障的審查》（audit the dod's use of additive manufacturing for sustainment parts）報告。該報告旨在對美國防部增材制造技術的應用成效進行評審，以核查美國防部利用增材制造技術進行武器裝備維護保障工作的執(zhí)行情況，并對后續(xù)推廣增材制造技術應用提出建議。
△audit the dod's use of additive manufacturing for sustainment parts 目錄介紹

中國的軍事武器，也同樣存在大量的維護修復需求，使用3D打印技術可以有很多的優(yōu)勢：低成本、快速響應、制造已經不再生產的零件等。文件下載
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美國《2017財年國防授權法》參議院報告中提出“美國防部應大力推進增材制造能力發(fā)展，以提高作戰(zhàn)維護保障的效率及可持續(xù)性”。該項工作由美國防部負責研究與工程的副國防部長辦公室下設的負責管理制造業(yè)與工業(yè)基地的助理國防部長辦公室負責落實，并向美國防部負責研究與工程的副部長匯報。

美國海軍應用增材制造的進展
截至2019年1月，美國23個海軍基地正在使用3D打印機來增加武器維護能力。這些基地包括維修站和作戰(zhàn)中心。此外，海軍正在艦船上使用3D打印機。例如，西南艦隊戰(zhàn)備中心的工程人員和后勤人員正在使用3D打印機來解決很多問題，例如經常需要更換或經常損壞的昂貴的零件。海軍使用3D打印機進行研發(fā)和制作工具以及打印一些很難找到的零件。 美國空軍已經確定使用3D打印機來生產飛機零件， 美國海軍已經確定使用3D打印機來生產船舶和潛艇零件。海軍作戰(zhàn)官員表示，生產3D打印工具不需要事先批準。

美國空軍應用增材制造的進展
截至2019年2月，至少有35個美國空軍基地正在使用3D打印機，大幅度降低了過時零件的生產成本。這35個基地包括維護倉庫、工程指揮和研究設施�？哲娬�在集中精力在低風險零件上，例如支持設備，工具和非關鍵武器系統組件，希望可以建立基礎，使3D打印能夠擴展到更關鍵的部位�？哲娚�命周期管理中心，產品支持工程部和空軍研究實驗室正在進行對3D打印的制造能力進行研究。此外，空軍倒車工程和關鍵工具（REACT）實驗室是反向工程部件用3D打印機生產零件和工具�？哲姼�蹤生產的零件，以及等待批準的零件，存儲在帶有訪問權限數據庫和Excel電子表格。需要工程師和其他主題專家，審核批準使用3D打印生產的零件。
△2019年9月，美國空軍使用3D打印生產了三架C-17 Globemaster III飛機的（C-17）冷卻風道。 這些冷卻風道使得交貨時間縮短了9個月，并可能在20年的服役中節(jié)省1200萬美元。

美國海軍陸戰(zhàn)隊應用增材制造的進展

美國海軍陸戰(zhàn)隊正在維修站和遠征部隊，使用3D打印來減少維修零件的交貨時間并解決戰(zhàn)場上的問題。三支海軍遠征軍使用3D打印，使戰(zhàn)斗人員能定制化制造零件。 根據海軍陸戰(zhàn)隊系統司令部，海軍陸戰(zhàn)隊遠征部隊將部署帶有三臺3D打印機的遠征設備。 截至2019年2月，海軍陸戰(zhàn)隊計劃將遠征制造工廠部署到21個單位。
到2024年為戰(zhàn)斗損壞的武器零件進行維修服務。



海軍陸戰(zhàn)隊還使用3D打印機在空軍基地開發(fā)替換零件。加利福尼亞州二十九棕櫚村的海軍陸戰(zhàn)隊地面特種部隊訓練司令部，維修站和遠征隊正在使用JTDI和海軍陸戰(zhàn)隊Maker網站跟蹤使用3D打印機生產的零件或等待批準的零件。 海軍陸戰(zhàn)隊使用JTDI存儲零件數據和航空設計零件，而Marine Maker網站則存儲零件和零件的技術工具。


美國國防部對3D打印制造應用的研究

美國防部長辦公室制定了相關政策，成立了多個工作組，協同美國國防后勤局與相關維護保障部門，推進增材制造技術應用。超過81個軍用補給站、維修廠、基地外場等部門利用增材制造技術制造了上千個零部件與工具。增材制造技術的應用不僅縮短了系統維護時間，還大幅減少了制造廢料，未來可在更多領域替代傳統制造。

未來，美國防部可通過以下舉措推廣增材制造技術應用：

• 一是制定增材制造組件的標準化數據，確保各部門組件制造的一致性；制定標準化的增材制造技術投資報告，明晰美國防部增材制造技術投資去向；制定增材制造組件編目，形成增材制造組件數據庫，為后續(xù)發(fā)展提供支撐。
  

• 二是研究一種共享增材制造組件數據的方法，便于相關維護保障部門協作，為增材制造組件的設計與制造提供便利。
  

• 三是加強美國防部各部門對增材制造技術的重視，積極開展相關采辦工作，探索開發(fā)增材制造技術在各領域的應用。
  

• 四是科學配置人員與資金，推動增材制造技術發(fā)展與應用。
  

上述舉措可進一步拓展增材制造技術的應用范圍，使之前一些耗時耗力的組件制造工作變得簡單、快捷，有助于加快美軍作戰(zhàn)準備就緒速度。例如，美海軍利用增材制造技術生產MH-60R直升機的聲吶外殼，將生產周期由2年降低至1周。


三、建議
美國防部負責研究與工程的副國防部長應將美國國防后勤局與相關維護保障部門提供的增材制造技術應用報告數據進行標準化處理，系統梳理增材制造組件數據、增材制造技術應用情況及經費使用情況。

建議美國防部負責研究與工程的副國防部長聯合負責采辦與保障的副部長開展以下工作：制定對增材制造組件進行編目的相關政策要求；要求美國國防后勤局與相關維護保障部門采用統一的方法共享數據；提高美國防部、國防后勤局與相關維護保障部門應用增材制造技術的意識，要求國防后勤局與相關維護保障部門加強對增材制造技術應用的指導。

建議相關維護保障部門制定一份完整的增材制造組件清單，梳理各部門當前已經應用的增材制造組件與待審批的增材制造組件，將清單共享，并及時對數據進行更新。

建議美國防部負責研究與工程的副國防部長、負責采辦與保障的副部長、相關維護保障部門對增材制造技術的經費與人員投入進行評審，確保美國防部對增材制造技術進行合理投資。

來源：國防科技要聞