3D打印技术在军事领域的(de)应用前景被普遍看好。前(qián)不久,瑞典军工企(qǐ)业萨博公司把3D打印(yìn)部件安装到其(qí)“鹰狮”战机上(shàng),成功完成了飞行测试。相关技(jì)术成熟后,借助(zhù)3D打印在前线快速生(shēng)产出来的零(líng)部件将(jiāng)大规模用于(yú)修复战损,确保主战(zhàn)装备不下火线。
萨博(bó)公司表示,这(zhè)次测(cè)试动(dòng)用了(le)一架双(shuāng)座型(xíng)JAS-39D“鹰狮”战机,实(shí)验部位是该机后机(jī)身上的(de)一个(gè)舱门(mén)。舱门部件(jiàn)由代号PA2200的(de)尼龙聚(jù)合物制成,100%通(tōng)过增材制造(3D打印的另一(yī)种表述(shù))成型。这也是该公司第一次“打印”战机外部结(jié)构件。
萨博公司(sī)近(jìn)年来(lái)一(yī)直(zhí)尝试用3D打印技术(shù)制(zhì)造(zào)飞机(jī)零件,但从未涉及机身外部(bù)结构。过去(qù)4年间(jiān),该公司的增材制造(zào)业务小组(zǔ)积极探索用3D打印零件(jiàn)修复(fù)战斗损坏部位的可行(háng)性。在接(jiē)受美国“战(zhàn)区”网站采访(fǎng)时,“鹰狮(shī)”战机项(xiàng)目经理哈坎·斯塔(tǎ)克表示,“飞(fēi)机降落后,对(duì)舱门的(de)初步检查结论是‘非常正面’的,以肉眼观察,替换部件没有显著变(biàn)形。”
“这意(yì)味(wèi)着维(wéi)修人(rén)员可(kě)以(yǐ)现场获得备件,不(bú)再需(xū)要(yào)拿(ná)其(qí)他飞机的零件‘拆东墙补西墙’。”斯(sī)塔克补充道,“有助于(yú)减少冗长维修过程导致的作战时间损失。”
瑞典非常重视(shì)高技术兵(bīng)器的战时生存能力,要求(qiú)它们能够在仅有最低(dī)限度的基础设施和战(zhàn)备资源的前(qián)提(tí)下坚持作战,遍布全境的野战机场乃(nǎi)至能起(qǐ)降飞机的高速公(gōng)路,都是(shì)这种思(sī)想的产物。由此不难(nán)理解,这个国家为何对3D打印军用(yòng)化(huà)倾注如(rú)此(cǐ)大的热情。根据设想,技(jì)术人员可以现场扫描需要更换(huàn)的部件,快速打印出原件(jiàn)的复制品,再安装(zhuāng)到(dào)飞机上。有了这种模式,后勤部门就不再需要携带大(dà)量零(líng)部件奔(bēn)赴前线,大大(dà)降低了(le)机动(dòng)部署(shǔ)的难度(dù)。
一般来说,军用飞(fēi)机的结构件和外(wài)部覆盖件外(wài)形(xíng)尺寸偏大,但造型相对简单,适合用(yòng)3D打印来复制。最新一次测试的(de)舱门,其安装位(wèi)置靠(kào)近(jìn)机载箔(bó)条和曳光弹投放(fàng)系统,在日常(cháng)使用(yòng)中(zhōng)比(bǐ)较容易损坏。就(jiù)技术而论,这并非最难打印的部件,最新的测试也证明,不需要提前建模仍然(rán)可以扫描某个(gè)零件(jiàn),将复制品(pǐn)快速装上(shàng)飞机,后者即可升空继续执行任(rèn)务。
在“鹰狮(shī)”带着(zhe)3D打印(yìn)的舱(cāng)门(mén)上(shàng)天之前,后者接受了彻底的(de)测(cè)试(shì),以(yǐ)证明(míng)它的环境适应性。例如(rú),吸力测试旨在(zài)验证(zhèng)舱门可以(yǐ)自(zì)始至终牢靠地附着在机身上,不(bú)至于(yú)飞到半路忽然脱落。萨博公司还说,测试战机这次(cì)没超过音速,但超(chāo)音速(sù)飞行不会有问题(tí)。
最新的测试凸显(xiǎn)了(le)PA2200聚合(hé)物的可靠性,其他材料(liào)同样(yàng)可以用于修复战损。萨博公司(sī)称(chēng),3D打印成(chéng)品的外部尺寸(cùn)最大可达3×3米,但目前只能生产(chǎn)60×60厘米的零件。事实上,该公司为瑞(ruì)典本国(guó)和巴西生产的新一代“鹰狮”E型已经用(yòng)上了3D打印(yìn)的机身结构件(jiàn)。下一步,技术团队会尝试制造更大更(gèng)复杂的零件,并将覆盖范围延伸到(dào)至关重要的(de)机翼部位;无疑,这需要更广泛、更专业的测(cè)试来验证此类产(chǎn)品(pǐn)的物理强度及环境适应能力。
总体(tǐ)来说,这个(gè)项目的潜(qián)在收益远(yuǎn)远超过预先投(tóu)入的资源。据萨博公(gōng)司预测,3D打印不仅能减少被复制零件的重量,还可以缩短产品交(jiāo)付周期,甚至(zhì)减少60%的成本(běn)。该公司还透露,“高度复杂的机载子(zǐ)系统”眼下也(yě)有3D打印(yìn)版本(běn),相关领域(yù)尚处在严格(gé)保(bǎo)密状(zhuàng)态。
萨(sà)博公司对“战区”网站(zhàn)表(biǎo)示,已经有装备“鹰狮”的(de)外国(guó)客户(hù)看到了3D打印技术的潜力。该公司还(hái)提出了一种基(jī)于集装箱的“3D打印车间”,每个(gè)“车间”只对应(yīng)两(liǎng)名操作员,他们不需要(yào)经(jīng)过特别的培训就(jiù)能上岗。
如(rú)果客户不愿遵循扫描-打印-安(ān)装这个流程,萨博公司还承诺提供(gòng)“按需打印”模(mó)式(shì)——从数(shù)据库中调取(qǔ)所需部(bù)件的技术参数,然后在集(jí)装箱打印车间中制造出成品。
该公司对不(bú)同种类(lèi)的替换部件有不同(tóng)的(de)性能预期。模拟计算显示,一个3D打印的替代品可能只需要为10到15次飞行服务,其(qí)根本意义(yì)在(zài)于(yú)“让飞机留在任务列表中”,坚持到(dào)工(gōng)厂制造的正规替代件到达。目前,萨博公司将注意力集中在因为不当操(cāo)作或日常磨损而失效的部件上,还(hái)需要(yào)进行(háng)几轮额外的测试,才能决定是否将其部署(shǔ)到作战场(chǎng)景当中。
最终,3D打印技术会(huì)被用于修(xiū)复被击(jī)伤后返回基(jī)地的战机。经常在高(gāo)威(wēi)胁环境下出动(dòng)的(de)机型,特别是低空支援飞机及各(gè)种直升(shēng)机,有望成为这项技术的(de)首批(pī)受益者。现(xiàn)地(dì)快(kuài)速生产维修零件的能力,必将对空中力量远程部署的(de)方式产生重大影响。