3D打印技术在军(jun1)事领域的应用前景被普遍看好。前不久,瑞典军工企业萨博公(gōng)司把3D打印(yìn)部件安装到其“鹰(yīng)狮(shī)”战机上,成(chéng)功完(wán)成了(le)飞行测(cè)试。相关技(jì)术成(chéng)熟后,借助(zhù)3D打印在(zài)前线快速生产出来的零部件将大规(guī)模用于修(xiū)复战损,确保主战(zhàn)装(zhuāng)备(bèi)不下火(huǒ)线(xiàn)。
萨博公司表示,这(zhè)次测试动用(yòng)了一架双座型JAS-39D“鹰狮”战机,实验部位是该机后机身上的一个舱门(mén)。舱门部件由代号PA2200的(de)尼龙(lóng)聚合物(wù)制成(chéng),100%通(tōng)过增材制造(3D打印的另一种表述)成型。这也是该公司第一(yī)次“打印”战机(jī)外部结构件。
萨博(bó)公司近年来一直(zhí)尝试用3D打印技术制造飞机零件,但从未涉及机身(shēn)外部结(jié)构。过(guò)去4年间,该公(gōng)司的增材制造(zào)业(yè)务小(xiǎo)组积极(jí)探(tàn)索用3D打(dǎ)印零(líng)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,“鹰狮(shī)”战机项目经理哈坎·斯塔克表示,“飞机降落后,对舱门的初(chū)步检查(chá)结论(lùn)是‘非常(cháng)正面(miàn)’的,以(yǐ)肉眼观察(chá),替换部件没有显(xiǎn)著变(biàn)形(xíng)。”
“这意味着(zhe)维(wéi)修(xiū)人员可以(yǐ)现(xiàn)场(chǎng)获得(dé)备件,不再需要(yào)拿其他飞机的(de)零件‘拆(chāi)东墙补西墙’。”斯塔克补充道,“有助于减少(shǎo)冗长维修过程导致的作战时间损失。”
瑞典非常(cháng)重视高技(jì)术兵器的战时生(shēng)存能力,要求它们能(néng)够在仅有(yǒu)最低限(xiàn)度的基(jī)础设施和战备(bèi)资源的前提下坚持作战(zhàn),遍布全(quán)境的野战机场乃至能起降(jiàng)飞机的高速公路(lù),都是这种思想的(de)产物。由此不(bú)难理解,这(zhè)个国家为何对3D打印(yìn)军(jun1)用化倾注如此大的热情(qíng)。根(gēn)据设想,技术人员可以现场扫描需要更换的部(bù)件,快速(sù)打印出原件的复制品,再安装到飞机上。有了这种模式,后勤部门(mén)就不再需(xū)要(yào)携带大量零部件奔(bēn)赴前线,大大降低了机动(dòng)部署的难度。
一般来说,军用飞机的结(jié)构件和外部覆盖件外形尺寸偏大,但造型(xíng)相对简单,适合用3D打印来(lái)复制。最(zuì)新一次测试的舱(cāng)门,其安装位置(zhì)靠近机载箔条和曳光弹投放(fàng)系统,在(zài)日(rì)常使用中比较容易损坏。就技术而论,这并非最难打印的部件,最新的测试也(yě)证明,不需(xū)要提前建模仍(réng)然可以扫描某个零件,将复制品(pǐn)快速装上飞机,后者即(jí)可升空继续执行任务。
在“鹰(yīng)狮(shī)”带着(zhe)3D打(dǎ)印的舱门上天(tiān)之前,后者接受了彻底的测试,以证(zhèng)明它(tā)的环(huán)境适应性。例如,吸力测(cè)试旨在验证舱门可以自始至终(zhōng)牢靠地附着在机(jī)身上,不至(zhì)于飞到半路忽然脱(tuō)落。萨博(bó)公司还说,测试战机(jī)这(zhè)次没超过音速,但(dàn)超音速(sù)飞行(háng)不会有(yǒu)问(wèn)题。
最新的测试凸(tū)显了PA2200聚合物的(de)可靠性,其他材料同样可以用于(yú)修复战损。萨(sà)博公(gōng)司称(chēng),3D打印成(chéng)品(pǐn)的外部尺寸最(zuì)大(dà)可达3×3米,但目前只能生产(chǎn)60×60厘米的零件(jiàn)。事实上,该公司为(wéi)瑞典本国和(hé)巴西生产的新一代“鹰狮”E型已(yǐ)经(jīng)用上了3D打印(yìn)的机身(shēn)结构件。下一步,技术团队会尝试制造更大更复杂的零(líng)件,并将覆盖范围延伸到至关重要的机(jī)翼部位;无疑(yí),这需要更广泛、更(gèng)专业的测试来验(yàn)证此类产品的物理强度及(jí)环境适应能力。
总体来说,这(zhè)个项(xiàng)目的潜(qián)在(zài)收益远远超过预(yù)先投入(rù)的资源。据萨(sà)博公司预测(cè),3D打(dǎ)印不(bú)仅(jǐn)能减少被复(fù)制零件(jiàn)的重量(liàng),还(hái)可以缩短产品交付周期,甚至减少60%的成(chéng)本。该公(gōng)司还(hái)透露,“高度(dù)复杂的机(jī)载子系统”眼下也有(yǒu)3D打印(yìn)版本,相关领域(yù)尚(shàng)处在(zài)严格保密状态。
萨博(bó)公司对“战区”网(wǎng)站表示,已经(jīng)有(yǒu)装(zhuāng)备“鹰(yīng)狮”的外国客(kè)户(hù)看到了3D打印(yìn)技术的潜力。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”只对应两名操作员,他们不需要经过特别的培训就能(néng)上岗。
如(rú)果客户(hù)不愿遵循扫描-打印-安装这个流程,萨(sà)博公司还承诺(nuò)提供“按需打印”模式——从数(shù)据库中调取所需部(bù)件的(de)技术参数,然后在(zài)集装箱打印(yìn)车间(jiān)中制造出成品(pǐn)。
该公司对不同种类的替(tì)换部件(jiàn)有(yǒu)不同的性能预期。模(mó)拟计算(suàn)显(xiǎn)示,一个3D打印的替代品可能只需要为(wéi)10到(dào)15次飞行服务,其根本意(yì)义在于“让飞机留在任务列表中”,坚(jiān)持到工厂制(zhì)造的正规替代件到达。目前,萨(sà)博公司将注意力集中在因(yīn)为(wéi)不当操作(zuò)或日常磨损(sǔn)而失效的部件上(shàng),还需要进行几轮(lún)额外的测(cè)试,才(cái)能决定是否将其部署到作(zuò)战场(chǎng)景当(dāng)中。
最终,3D打印技术会(huì)被用于修复被击(jī)伤后返回基地的战机。经常(cháng)在高威胁环境下出动(dòng)的机型,特别是(shì)低空支援飞机(jī)及各种直升机,有望成为这项(xiàng)技术的首(shǒu)批受益者(zhě)。现地快速生产维修零件的能(néng)力,必将对空中力(lì)量远程部署的方式产(chǎn)生重(chóng)大影(yǐng)响。