3D打印(yìn)技术(shù)在军(jun1)事领域的应用前景被(bèi)普遍(biàn)看好。前不久,瑞(ruì)典军工企业萨博公司把3D打(dǎ)印(yìn)部件安装到其“鹰狮”战机(jī)上,成功完成了飞行(háng)测试。相关(guān)技术成熟后,借(jiè)助3D打印在前线快速生产出来的零部件将大规模用(yòng)于修复战损,确(què)保主战装备不下火线。
萨博公司表(biǎo)示,这(zhè)次测试动用(yòng)了一架(jià)双(shuāng)座型JAS-39D“鹰狮”战机(jī),实验部位是该机后机身上的一个(gè)舱门。舱门部件由代号PA2200的尼龙聚(jù)合物制(zhì)成,100%通过增材制(zhì)造(3D打印的(de)另一种(zhǒng)表(biǎo)述)成型。这也是该(gāi)公司第一次“打(dǎ)印”战(zhàn)机外部结构(gòu)件。
萨博公司近年来一(yī)直尝试用(yòng)3D打印(yìn)技(jì)术制造飞机零件,但从未涉及机(jī)身外部结构(gòu)。过去4年(nián)间,该公司的增材制(zhì)造业务小组积极探(tàn)索用3D打印(yìn)零件修复战(zhàn)斗损坏部位的(de)可行性。在接(jiē)受美国“战区”网(wǎng)站采(cǎi)访时,“鹰狮”战(zhàn)机项目经理哈(hā)坎·斯塔克表示,“飞(fēi)机(jī)降落后,对舱(cāng)门的初步检查结论是‘非常正(zhèng)面’的(de),以肉眼观察,替换部件没有显著变形。”
“这意(yì)味着维修(xiū)人员可(kě)以现场获得备件,不再需要拿其他飞机的零件‘拆东墙补西墙’。”斯塔克补充道,“有助于减少冗长维修过(guò)程(chéng)导致(zhì)的作战时间损失。”
瑞典(diǎn)非常重(chóng)视高技术兵器(qì)的战时(shí)生存能力,要求它们能够在仅有(yǒu)最低限度的基础设施和战(zhàn)备资源的(de)前提下坚持作战,遍布全(quán)境的野战机(jī)场乃至能(néng)起降飞机的高速公路,都是这种思想(xiǎng)的产物(wù)。由此不难(nán)理解(jiě),这个国家为何对3D打印军用化(huà)倾(qīng)注如(rú)此大的热情(qíng)。根据设想,技术人员可以现场扫描需要更换的部件,快(kuài)速打印(yìn)出原(yuán)件的复制品,再安装到飞机上。有(yǒu)了这种模式(shì),后勤部门(mén)就(jiù)不再需要携带大量(liàng)零(líng)部件奔(bēn)赴前线,大大降低了机动部署的难度。
一般来说,军用飞(fēi)机的(de)结构件和外部覆(fù)盖(gài)件外形尺寸偏大,但造型相(xiàng)对简单,适合(hé)用3D打印来复制。最新(xīn)一(yī)次测试(shì)的(de)舱门,其安装位置靠近机载箔条和曳光弹投放系(xì)统,在日常使用中比较(jiào)容易损坏。就技(jì)术而论,这并(bìng)非最难打印的部件,最新的测(cè)试(shì)也证明,不需要提前建模仍然可以扫描某个零件,将复制品(pǐn)快速(sù)装上(shàng)飞机,后者即可(kě)升(shēng)空继续执行任务。
在“鹰狮”带着3D打(dǎ)印的舱门上天(tiān)之前,后(hòu)者接(jiē)受了彻底的测试,以证明它(tā)的(de)环境(jìng)适应性。例如,吸力(lì)测(cè)试旨在(zài)验(yàn)证(zhèng)舱门可以自(zì)始至终牢靠地附着在机身上,不至于飞到半路忽然脱落。萨博公司还说,测试战机这次没(méi)超过音速,但超音速飞行不会有问题。
最新的测试凸显了PA2200聚合物的可靠性,其(qí)他材料同样(yàng)可以用于修复(fù)战损。萨博公司(sī)称,3D打印成品(pǐn)的外部尺寸(cùn)最大可达3×3米(mǐ),但目前只能生产60×60厘(lí)米的零件(jiàn)。事实上,该公司为瑞典(diǎn)本国和巴西(xī)生产的新一代“鹰狮(shī)”E型已经用上了3D打印的机身结构(gòu)件。下一(yī)步,技术团队会尝试制造(zào)更大更复杂(zá)的零件,并将覆盖范(fàn)围延伸到至关重要的机翼部位;无疑(yí),这需要更广泛(fàn)、更专(zhuān)业的测试(shì)来验(yàn)证此(cǐ)类产(chǎn)品的(de)物(wù)理强度及(jí)环境适(shì)应能力(lì)。
总(zǒng)体来说,这个项(xiàng)目的潜在(zài)收益(yì)远远超过(guò)预先投入的资源。据萨博公司预测,3D打印不仅能(néng)减少被复制零(líng)件的重量,还可(kě)以缩短产(chǎn)品交付周期,甚(shèn)至(zhì)减少60%的成(chéng)本。该公司还透(tòu)露(lù),“高(gāo)度复(fù)杂的机载子系统”眼下也有3D打(dǎ)印版本,相关领域尚处(chù)在严(yán)格保密状态。
萨(sà)博公司(sī)对“战区”网(wǎng)站表示,已经有装备“鹰狮”的外国客(kè)户(hù)看到了3D打印技术的(de)潜力(lì)。该公司还提(tí)出了一种基于集装箱的“3D打印车间”,每个“车间”只对应两名操作(zuò)员(yuán),他们不需(xū)要经过(guò)特别的培训(xùn)就能上岗。
如果客户不愿遵循扫描-打印-安(ān)装(zhuāng)这个流程,萨博公司还承诺提(tí)供“按需打印”模式——从数据库中调(diào)取所需部件的技术参(cān)数,然后在集装箱打(dǎ)印(yìn)车间(jiān)中制(zhì)造出成(chéng)品。
该公(gōng)司对不(bú)同种类的替换部件(jiàn)有(yǒu)不同的性(xìng)能预期。模拟计算显示,一个3D打印的替代(dài)品可(kě)能只需要为10到15次飞行服务(wù),其(qí)根本意义在于“让飞机留在任务列表中(zhōng)”,坚持(chí)到工厂(chǎng)制造(zào)的正(zhèng)规替代件到达。目(mù)前,萨博公司将注意(yì)力(lì)集中在因为(wéi)不当操作或日常磨损而失效的(de)部件上,还需要进(jìn)行(háng)几轮(lún)额外的测试,才能决定是否将其部(bù)署到作(zuò)战场景当中。
最终,3D打印技(jì)术(shù)会被用于(yú)修复被击伤后(hòu)返回基地的战机。经常(cháng)在高(gāo)威(wēi)胁环境下(xià)出动的机型(xíng),特(tè)别(bié)是低空支援飞(fēi)机及各种直升机,有望(wàng)成(chéng)为这项技(jì)术的首批受益者。现(xiàn)地快(kuài)速生产维修零件的能力,必将对空中力量远程部署(shǔ)的(de)方(fāng)式产生重大影响(xiǎng)。