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3D打印技术在军事领域的应用前景

发布日期:2021-04-24 阅读次数:1880

3D打印技术在军事领域的应用前景广为人知。不久前,瑞典军工企业萨博公司将3D打印部件安装在其鹰狮战机上,成功完成了飞行测试。相关技术成熟后,借助3D打印在前线快速生产的部件,将大规模用于修复战争损失,确保主战装备不会下火。

这次测试使用了一架双座JAS-39D鹰狮战斗机,实验位置是机身后面的舱门。舱门部分由代号PA2200的尼龙聚合物制成,100%是通过添加材料(3D打印的另一种表达)形成的。这也是公司第一次打印战斗机的外部结构。

萨博公司近年来一直试图用3D打印技术制造飞机零件,但从未涉及机身的外部结构。在过去的四年里,公司的增材制造业务团队积极探索使用3D打印零件修复战斗损坏部分的可行性。在接受美国战区网站采访时,鹰狮战斗机项目经理哈坎·斯塔克表示,飞机着陆后,对舱门的初步检查结论是‘非常积极’的。肉眼观察,更换零件没有明显变形。

这意味着维修人员可以在现场获取备件,不再需要拿其他飞机的零件‘拆东墙补西墙’。斯塔克补充道,有助于减少维修时间过长造成的战斗时间损失。

瑞典非常重视高科技武器的战时生存能力,这就要求他们能够在只有最低基础设施和战备资源的前提下坚持战斗布全国的野战机场,甚至能够起降飞机的高速公路,都是这种思想的产物。不难理解,为什么这个国家对3D打印军事化有如此大的热情。按照设想,技术人员可以在现场扫描需要更换的零件,快速打印原始复制品,然后安装在飞机上。在这种模式下,物流部门不再需要携带大量零件前往前线,大大降低了机动部署的难度。

3D打印

一般而言,军用飞机的结构件和外部覆盖件外形尺寸较大,但造型相对简单,适合用3D打印复制。新测试的舱门,其安装位置接近机载箔条和牵光弹投放系统,在日常使用中较易损坏。从技术上讲,这并不是最难打印的部件,最新的测试也证明,无需事先建模仍可扫描某一部件,将复制品快速安装在飞机上,后者可升空继续执行任务。

后鹰狮带3D打印的舱门上天之前,后者接受了彻底的测试,以证明其环境适应性。例如,吸力测试的目的是验证舱门能够始终牢牢地附着在机身上,以免在半路上突然脱落。萨博还表示,这次测试战斗机没有超过音速,但超音速飞行没有问题。

最近的测试凸显了PA2200聚合物的可靠性,其他材料也可以用来修复战争损失。萨博表示,3D打印成品的外部尺寸最大可达3×3米,但目前只能生产60×60厘米的零件。事实上,该公司是瑞典和巴西生产的新一代鹰狮E型,已经使用了3D打印机身结构。接下来,技术团队将尝试制造更大、更复杂的零件,并将覆盖范围扩展到关键的机翼部位。毫无疑问,这需要更广泛、更专业的测试来验证这类产品的物理强度和环境适应性。

总的来说,该项目的潜在收益远远超过预先投入的资源。根据萨博公司的预测,3D打印不仅可以减轻复制件的重量,还可以缩短产品交付周期,甚至降低60%的成本。该公司还透露,目前高度复杂的机载子系统也有3D打印版,相关领域仍处于严格保密状态。

萨博对战区网站表示,已经有装备鹰狮的外国客户看到了3D打印技术的潜力。该公司还提出了一个基于集装箱的3D打印车间,每个车间只对应两名操作员,不需要特殊培训就可以上岗。

如果客户不愿意遵循扫描-打印-安装流程,萨博公司还承诺提供按需打印模式——从数据库中提取所需部件的技术参数,然后在集装箱打印车间生产成品。

该公司对不同类型的更换零件有不同的性能预期。模拟计算表明,3D打印的替代品可能只需要10到15次飞行服务,其根本意义在于让飞机留在任务列表中,并坚持到达工厂制造的正式替代品。目前,萨博公司将注意力集中在操作不当或日常磨损失效的零件上,需要进行几次额外的测试来决定是否部署到战斗场景中。

最后,3D打印技术将被用来修复受伤后返回基地的战斗机。经常在高威胁环境下移动的型号,尤其是低空支持飞机和各种直升机,有望成为该技术的第一批受益者。现场快速生产和维护零件的能力将对空中力量的远程部署方式产生重大影响。

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