3D打印技(jì)术在军(jun1)事领域的应用前景被普遍看好。前(qián)不久,瑞典(diǎn)军(jun1)工企(qǐ)业萨博公司(sī)把3D打印部件(jiàn)安装(zhuāng)到其(qí)“鹰狮”战机上,成功完成了飞行测试(shì)。相关技(jì)术成熟(shú)后(hòu),借助3D打印在前线快速生产出(chū)来的零部件将大规模用于修复战损,确保主战装备不(bú)下火线(xiàn)。
萨博公司表示,这(zhè)次测(cè)试动(dòng)用了(le)一架双座型JAS-39D“鹰狮(shī)”战机,实验部位是该机(jī)后机身(shēn)上的一个舱门。舱门部件由代(dài)号(hào)PA2200的尼龙聚合(hé)物制成,100%通过增(zēng)材制造(3D打印的另(lìng)一种表述)成(chéng)型。这也是该公司第一次“打印”战机外部结构件。
萨博公司(sī)近年(nián)来一直(zhí)尝试用3D打印技术制造飞(fēi)机零件,但从未涉及机身外(wài)部结构。过去4年间,该(gāi)公司的增材制(zhì)造业务小组积极探(tàn)索用3D打印零件修复战斗(dòu)损坏部位(wèi)的(de)可(kě)行性。在接受美国“战(zhàn)区(qū)”网站采访时(shí),“鹰狮”战机项目经理哈坎·斯(sī)塔克表(biǎo)示,“飞机降落后,对舱门的初步检查结论是(shì)‘非常(cháng)正面’的,以肉(ròu)眼观察,替换部件(jiàn)没有显(xiǎn)著变形。”
“这意(yì)味着维修人员(yuán)可以现场获得备件,不再需要(yào)拿其(qí)他飞机的零件(jiàn)‘拆东墙补西墙’。”斯(sī)塔克补充道,“有(yǒu)助于减少冗长维修过程导致的作战时间损(sǔn)失。”
瑞典非常重视高(gāo)技术兵器的战时生(shēng)存(cún)能力,要求(qiú)它(tā)们(men)能够在(zài)仅有最低限度的基础设施和战备资源(yuán)的前提下坚持作战,遍布(bù)全境(jìng)的野战机场乃至能起降飞机的高(gāo)速(sù)公路,都(dōu)是这(zhè)种思想的产物。由此不难理解,这(zhè)个国家为(wéi)何对3D打印军用化倾注如此大的热情(qíng)。根据设想(xiǎng),技术(shù)人(rén)员可以现场扫(sǎo)描需要更换的部件,快速打印出原件的复制品,再安装到飞机上(shàng)。有了这种模式(shì),后勤部(bù)门就(jiù)不再需要携(xié)带大量零部(bù)件奔赴前线(xiàn),大大降低了机(jī)动(dòng)部署的难(nán)度。
一般(bān)来说,军(jun1)用飞机的(de)结构件和外部覆盖(gài)件外形尺寸偏大(dà),但造型相对(duì)简单,适合用3D打印(yìn)来复制(zhì)。最新一次测试的舱(cāng)门(mén),其安装位置靠(kào)近(jìn)机载箔条和曳(yè)光弹投放系统,在(zài)日常(cháng)使用中比较容易损坏。就技术而论,这并(bìng)非最(zuì)难打印的部件,最新的测试也证(zhèng)明,不(bú)需(xū)要(yào)提前建模仍然可以扫(sǎo)描某个零(líng)件,将复制品快速装上飞(fēi)机,后者即可升空继续执行任务。
在“鹰狮(shī)”带着3D打印(yìn)的舱门上天之前,后者接(jiē)受了彻底的测试,以证明它(tā)的环境适应性。例如,吸力测试旨(zhǐ)在验(yàn)证舱(cāng)门可以(yǐ)自始至终牢靠地附着在机身上(shàng),不至于飞到半(bàn)路(lù)忽然脱落(luò)。萨(sà)博公司还说(shuō),测(cè)试战机这次没超过音(yīn)速,但超(chāo)音速飞(fēi)行不会有问(wèn)题。
最新的测试凸显了PA2200聚合物的(de)可靠性,其他材(cái)料(liào)同(tóng)样(yàng)可以(yǐ)用于修复战损。萨博公司称,3D打印成(chéng)品的外部尺寸最大可达3×3米,但目前只能生产60×60厘(lí)米的零件(jiàn)。事实上(shàng),该公司为瑞(ruì)典本国和巴西生(shēng)产的新一代“鹰狮”E型已经用上了3D打印的机身结构(gòu)件。下一步(bù),技术(shù)团队会(huì)尝试制(zhì)造更大更复杂的零件,并将覆盖范围延(yán)伸(shēn)到至关重要的机翼部位;无疑,这需(xū)要更广泛、更专业的(de)测试(shì)来验证此类产品的(de)物理强度及环境适(shì)应能力。
总体来说(shuō),这个项(xiàng)目的潜在收(shōu)益远远超过预先投(tóu)入(rù)的(de)资源。据萨(sà)博公司(sī)预测(cè),3D打印不仅能减少被复制零件(jiàn)的重量,还可以缩短产(chǎn)品交付(fù)周期,甚(shèn)至(zhì)减少(shǎo)60%的成本。该公(gōng)司还(hái)透露,“高度复杂的机(jī)载子系统”眼(yǎn)下也有(yǒu)3D打印版(bǎn)本,相(xiàng)关(guān)领域尚(shàng)处在严格保密(mì)状态。
萨(sà)博(bó)公司(sī)对“战区”网站表示(shì),已经有装备“鹰狮”的(de)外国客(kè)户看到(dào)了(le)3D打(dǎ)印技术的潜(qián)力。该公司还提出了一种基于集(jí)装箱(xiāng)的“3D打(dǎ)印车间”,每个“车(chē)间”只(zhī)对应两名操作员,他们(men)不需(xū)要经过特(tè)别的培训就能上岗。
如果客户(hù)不愿遵循扫描-打(dǎ)印(yìn)-安装这个流程(chéng),萨(sà)博公司还承诺提供“按需打印”模式(shì)——从数(shù)据库中(zhōng)调取所(suǒ)需部件的技术参数,然(rán)后在集(jí)装箱打(dǎ)印车间中制造出(chū)成品。
该(gāi)公司对不同种(zhǒng)类的替换部件有不同(tóng)的性能预期。模拟计算显示,一(yī)个(gè)3D打印(yìn)的替(tì)代品可能只需要为10到(dào)15次飞行服务,其根(gēn)本意义在于“让飞(fēi)机留在任务列表中”,坚持到工厂制造的正规替代(dài)件到达。目(mù)前,萨博公司将注意(yì)力集中在(zài)因为不当操作或日(rì)常磨损而失效(xiào)的部件上,还需要进行(háng)几轮额外的测试,才能(néng)决定是否(fǒu)将(jiāng)其部署到作战(zhàn)场(chǎng)景当中(zhōng)。
最终,3D打印技术会被用于修复(fù)被(bèi)击(jī)伤后返回(huí)基地的战机(jī)。经常在高威胁环境下出动的(de)机型,特别是低空支援飞机及各(gè)种直升机,有(yǒu)望成为这项技术的(de)首(shǒu)批受益者。现地快速生产维修零件的能力(lì),必将对空中(zhōng)力(lì)量远(yuǎn)程部署的方式产生重大影响。