3D打印技术(shù)在军(jun1)事(shì)领域的应用前景被普遍看好。前不久,瑞(ruì)典军工企业萨博公(gōng)司把3D打印部(bù)件安(ān)装到其(qí)“鹰狮”战机上,成(chéng)功完成了飞行测(cè)试。相关技术(shù)成(chéng)熟后,借助3D打印在前线快速(sù)生(shēng)产出来(lái)的零(líng)部件将大规模用于(yú)修复(fù)战损,确(què)保主战装备不下火线。
萨博公(gōng)司表示,这次(cì)测试动用了(le)一架双座型JAS-39D“鹰狮(shī)”战机(jī),实验部位是该机后机身(shēn)上的(de)一个舱(cāng)门(mén)。舱门(mén)部(bù)件由代号PA2200的尼龙聚合物制成,100%通过增材制造(3D打印的另一(yī)种表述)成型。这也(yě)是该公司第一次“打印”战机外部(bù)结构件(jiàn)。
萨(sà)博公(gōng)司(sī)近年来一直尝试(shì)用3D打印(yìn)技术制造飞(fēi)机零件,但从未涉及机身外部结构。过去(qù)4年(nián)间,该(gāi)公司的增材(cái)制造业务小组积(jī)极(jí)探索用3D打(dǎ)印(yìn)零件修复战斗损坏部位的可行性。在接受美国“战区”网站采访时,“鹰(yīng)狮”战机(jī)项目经理哈坎·斯塔克表示,“飞(fēi)机降落后,对舱(cāng)门的(de)初步检查(chá)结论(lùn)是(shì)‘非(fēi)常(cháng)正面(miàn)’的,以肉眼观察(chá),替换(huàn)部件没有显著(zhe)变(biàn)形。”
“这意味着维修(xiū)人员可(kě)以现场获(huò)得备件,不(bú)再需(xū)要拿其他飞机(jī)的零件‘拆东墙补西(xī)墙’。”斯塔克补充(chōng)道,“有助于(yú)减少冗长维(wéi)修(xiū)过程导致(zhì)的(de)作战时间损失。”
瑞典非常重视高技术兵器的(de)战时生(shēng)存能力(lì),要求它(tā)们能(néng)够在仅(jǐn)有最(zuì)低限度的基础设施和(hé)战备资源的前提下坚持(chí)作战(zhàn),遍(biàn)布全境的野战机场(chǎng)乃至(zhì)能起降飞机(jī)的高速公路,都是这(zhè)种思想的(de)产物。由此(cǐ)不难理解,这个国家为何对3D打印军用化倾注如此大(dà)的热情。根据设想,技术(shù)人员可以现场扫描需要更换的部件,快速打印出原件的复制品(pǐn),再安(ān)装到飞机上。有了这种模式,后勤部门就不再需要携带(dài)大量零部件奔赴前线,大(dà)大降(jiàng)低了机(jī)动(dòng)部署的难度。
一般来说(shuō),军用飞机的结构件和外部覆盖件外形尺寸(cùn)偏大,但造型相对简单,适合用3D打(dǎ)印来复制(zhì)。最(zuì)新(xīn)一次测试的舱门(mén),其安(ān)装(zhuāng)位(wèi)置靠近(jìn)机载(zǎi)箔(bó)条和曳光(guāng)弹投(tóu)放系统,在日常(cháng)使用中比(bǐ)较(jiào)容易损坏。就技术而论,这(zhè)并非最难(nán)打(dǎ)印的部件(jiàn),最新的测试也证明,不需(xū)要提前建(jiàn)模仍然可以扫描某个零件,将复制品快(kuài)速装上飞机,后者即可升空继续执行任(rèn)务。
在“鹰狮”带着3D打印的舱(cāng)门上天之前,后(hòu)者接(jiē)受了彻(chè)底的测(cè)试,以证明它的(de)环(huán)境适应性。例如,吸力测试旨在验证舱门可以自始至(zhì)终牢靠地附着在(zài)机身上,不(bú)至(zhì)于飞到半(bàn)路忽(hū)然脱落。萨博(bó)公司(sī)还说,测试(shì)战机这次没超过音(yīn)速,但超音速(sù)飞(fēi)行不会有问题。
最新的测试凸显(xiǎn)了PA2200聚合物(wù)的可靠性,其他材料同样(yàng)可以(yǐ)用于修复战损。萨博公司(sī)称,3D打印成(chéng)品的(de)外部尺(chǐ)寸最大可(kě)达3×3米,但目(mù)前(qián)只能(néng)生产60×60厘米的零件。事实上(shàng),该公司为瑞典本国和(hé)巴西生产的新一代“鹰狮”E型已经用上(shàng)了3D打印的机身结构件。下一(yī)步(bù),技术团队(duì)会尝试制造更大(dà)更复杂的零件,并(bìng)将覆盖范围延伸到至(zhì)关重要的机翼部位;无疑,这需要更广泛、更专业的测试来验证此类产(chǎn)品(pǐn)的(de)物理强度及环境(jìng)适应能力。
总体来说,这个项目的潜(qián)在收(shōu)益(yì)远远超过预先投入的资源。据(jù)萨博公司预测,3D打印不(bú)仅能(néng)减少被复制零(líng)件的重(chóng)量(liàng),还可(kě)以缩短产品交付周(zhōu)期,甚至减少60%的成本。该公司还透露,“高(gāo)度复杂(zá)的机载子系统(tǒng)”眼下也有3D打印版(bǎn)本,相关领域尚处在(zài)严格保密状态。
萨博公司对“战区”网站表示,已经有装(zhuāng)备“鹰狮”的外国客户看到了3D打印技术的潜力。该公司还提出了一种基于集装箱的“3D打印(yìn)车间(jiān)”,每个“车间”只对应(yīng)两(liǎng)名操作员,他们不需要经过特别的培训就(jiù)能上岗。
如果客户不愿遵循扫描(miáo)-打印-安装这(zhè)个流程,萨博公司(sī)还承诺提供“按(àn)需打(dǎ)印”模(mó)式(shì)——从数据库中调取所(suǒ)需部件的技术参数(shù),然后在集装箱(xiāng)打印车间中(zhōng)制(zhì)造出成品。
该公司对不(bú)同(tóng)种类的替换部件(jiàn)有不同的性(xìng)能预期。模拟(nǐ)计算显示,一个(gè)3D打印的替(tì)代品(pǐn)可能只需(xū)要为10到15次飞行服务,其根本(běn)意义在于“让飞机留在任务列表中(zhōng)”,坚(jiān)持(chí)到工(gōng)厂制造(zào)的正规替代件到达。目(mù)前,萨博(bó)公司将注意力集中在因(yīn)为不当操作或日(rì)常磨损而失效的部(bù)件上,还(hái)需要进(jìn)行几轮额(é)外的测试,才能决定是否将其部署(shǔ)到作战场景当中。
最终,3D打印(yìn)技术会(huì)被用(yòng)于修复被击伤(shāng)后(hòu)返回基地(dì)的战机(jī)。经常在高(gāo)威胁环境下出动的机(jī)型,特别是(shì)低空支援飞机及各种直(zhí)升机,有望成为这项技术的首批受(shòu)益者。现地快速生产(chǎn)维(wéi)修零件的(de)能(néng)力,必将对空中力量远程部署的方式产生重大影响。