3D打印:戰場裝備維修新利器-新華網
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2025 10/14 15:22:07
來源:中國國防報

3D打印:戰場裝備維修新利器

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  近年來,隨着3D打印技術的普及應用,多國軍隊將3D打印技術引入裝備製造和維修領域。澳大利亞陸軍利用3D打印設備在演習現場為裝甲車快速製造備件,法國船舶集團使用3D打印設備生産船用螺旋槳葉片,韓國軍隊利用3D打印設備製造已停産的裝備零部件……隨着3D打印技術不斷走向成熟,其在軍事領域的應用或將改變國防製造與後勤保障模式。

  提高裝備維修效率

  與傳統製造技術的“減材製造”(如切削、鑽孔)和“等材製造”(如鍛造、鑄造)工藝不同,3D打印技術是一種“增材製造”工藝。它通過對所打印物體的數字三維模型進行切片,控制打印機根據切片逐層堆積原材料(如塑料、樹脂和金屬粉末等),從而打印出一個實實在在的物體。這種獨特的製造工藝,為其軍事應用帶來諸多優勢。

  快速響應與戰場即時製造。戰場上,一個關鍵零部件的損壞,可能導致一台大型裝備失去戰鬥力。在傳統供應鏈下,新的零部件可能需要數周甚至數月時間才能運抵戰場。使用3D打印設備後,可以當場下載數字文件,在短短幾小時內就能打印出急需的零部件,極大地縮短了裝備維修時間,使其快速恢復戰鬥力。

  輕量化與性能優化設計。對於航空航天和單兵裝備而言,減重需求非常迫切。3D打印可以輕鬆製造出複雜結構,並在保證強度和安全系數的前提下,最大限度減少原材料的使用,實現零部件輕量化。另外,3D打印還可以將多個零部件整合成一個整件,減少連接件的使用,同時提高結構強度和可靠性,如飛機的機艙支架、發動機燃油噴嘴等。

  提升裝備研發與升級速度。在裝備研發階段,3D打印能快速製造出設備原型進行測評,縮短研發周期。送往測試場進行測試後,技術人員根據測評反饋,可以多次改進設計並反復測試,快速完成裝備的迭代升級,速度比傳統的裝備研發模式要快得多。

  特殊裝備訂制化生産。3D打印可以為士兵製造專屬裝備,如適合個人面部結構的防毒面具、訂制化生産的武器支架和戰術附件等,提升人機功效和作戰效能。另外,針對特定的偵察或攻擊任務,3D打印設備可以快速打印出特製的小型無人機、無人地面車輛部件等,以適應特定的任務環境。

  對於一些停産的老舊裝備,其備用零部件可能已無法採購或價格昂貴。3D打印可以極低的成本製造這些零部件,有效延長裝備的使用壽命。即使這些零部件需要採用傳統方法製造,3D打印也可以快速製造出所需模具,縮短零部件的製造時間。

  改變戰場補給模式

  3D打印不僅帶來製造效率的提升,還推動了一場戰術革命的發生。其核心是將裝備製造能力從後方推向前線,從根本上改變部隊的後勤補給模式。

  從“儲備運輸”到“數據打印”。在傳統的戰場後勤保障模式下,軍隊後勤依賴龐大的後勤供應鏈,指揮部需要預測可能損壞的零部件,提前數月生産、存儲和運輸,一旦供應鏈被切斷或預測失誤,前線戰鬥力也將受到影響。在3D打印技術的後勤供應支持下,戰場後勤由原來的“儲備運輸”部分轉變為“數字文件庫”和原材料供應,需要什麼零部件就地打印。配備3D打印設備的部隊因此具備一定的自我保障能力,大大增強了部隊的持久作戰能力。

  實現“零等待”裝備維修。在野戰維修點,3D打印設備成為士兵的“維修站”:坦克的側裙板卡扣、裝甲車觀瞄鏡的防護罩、步槍的個性化貼腮板、單兵偵察無人機……這些小型零部件和裝備一旦出現戰損,都能立即通過3D打印設備現場製造。這種“即時維修”能力,將裝備的不可用時間從數周、數天縮短至數小時,極大地提高了裝備的出動率和任務成功率。

  低成本“蜂群”戰術的催化劑。3D打印是“蜂群”戰術的理想助手。借助3D打印設備,士兵在戰場上能快速批量打印出結構簡單的偵察或攻擊型無人機。這些無人機成本低,可以執行自殺式攻擊、電子干擾和飽和偵察等高風險任務,即使被擊落也損失不大。

  實現硬體裝備“敏捷開發”。3D打印允許部隊在戰術層面快速適應特定任務需求,這是傳統大規模生産無法達成的。例如,為了應對城市巷戰環境,可以快速設計並打印出為小型無人機加裝的隔墻偵聽設備艙;為應對山地環境,可以打印出更適合複雜地形的輪胎或履帶,部隊裝備不再是一成不變,而是可以像軟體一樣“打補丁”升級,實現硬體裝備的“敏捷開發”。

  此外,3D打印還實現了高端裝備快速製造。例如,採用3D打印技術製造的鎢合金穿甲彈,比傳統工藝製造的鎢合金穿甲彈的穿甲能力更強,同時實現減重。

  突破技術發展瓶頸

  當前,3D打印在戰場上的應用越來越多,但依舊面臨諸多技術挑戰,其中能源依賴是主要問題之一。3D打印設備需要穩定、持續的電力供應,在戰場上,可靠的能源如大功率發電機或穩定的電網往往是稀缺資源,打印設備很容易陷入斷網斷電的境地,無法正常工作。另外,材料局限和性能不足問題明顯。戰場上可用的打印材料通常局限於熱塑性塑料或光敏樹脂等,其強度、耐高溫性和抗腐蝕性遠遠不能滿足需求。因此,許多現場打印的零部件被視為“臨時替代品”,其機械性能、精度和耐久性無法與原始鍛造或精密加工零部件相比,難以長期使用。

  為了解決這些問題,未來3D打印技術將聚焦以下發展方向。

  首先,開發高度集成化的現場打印系統。將打印機、電源系統、材料存儲和控制系統等集成在一個標準集裝箱或方艙內,形成可機動部署的“移動微型工廠”,從而解決電力供應問題。其次,提升材料多樣性,研發易於攜帶、存儲、且能在現場條件下打印、接近金屬性能的聚合物基複合材料。再次,建立軍用或應急零件數字庫,結合人工智能技術,實現預測性維護和自動生成維修零件模型,最終形成 “分佈式製造網絡”。

  3D打印不僅是製造技術的轉型升級,還是一次深刻的技術革命,將賦予前線部隊前所未有的自主權和靈活性,壓縮從“需求”到“滿足”的時空距離。其未來將在多大程度上改變戰場樣貌,值得繼續關注。

【糾錯】 【責任編輯:高強】