D打印技术在军用工程装备保障的应用研究
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作者:姚耀 裴广红 张晓洁
摘 要：3D打印技术目前广泛的应用于军队武器装备制造和维护领域，尤其是该技术的在战争中伴随保障能力突出，可以大幅提高作战能力。本文从三维打印技术的概念和特点出发，探讨了3D打印技术在战时工程装备保障或维修领域的应用场景和未来趋势。
关键词：3D打印技术;工程装备;保障维修
0 引言
3D打印技术是目前非常热门的高新技术，号称开启了第四次工业革命，3D打印技术在军事应用领域应用尤其广泛，涉及战争形态、作战式样、指挥方式、武器装备、编制体制、军事理论等都将发生重大而深刻的变化。尤其是在工程装备保障领域。工程装备作为军队作战体系的重要组成部分，但是一直面临易防御能力弱，装备维护费用高，战时补给备件跟不上等问题，这些因素使工程装备在战时会限制效能发挥，影响战斗进程。而3D打印技术的出现可以很好的解决这些问题。
1 3D打印技术的概念及特点
1.1 3D打印技术的概念
利用三维模型而将各种粉末、零散材料逐层叠加打印而形成任何形式的固态体，这种技术被称为3D打印技术，与传统制造技术相比，这种技术无需机械模具、无需复杂生产流程，只需一台3D打印机就可以迅速实现产品的生产。目前，随着3D打印技术的逐渐成熟，3D打印技术在战时工程装备保障或维修领域的应用也越来越广泛。
1.2 3D打印技术的特点
由于3D打印技术采用了数据建模和参数化的技术方法，因此能够有效地控制打印精度，非常适合有高精度要求的产品。 其次，3D打印技术消除了生产过程中产品设计环节，制造模具，切削产品的需要，从而大大提高了产品生产效率; 而且，3D打印制造产品不需要生产专门的生产场地，生产产品也不受规格尺寸的限制，因此可以快速制造定制产品，由此表明3D打印技术的特点非常吻合军事生产的需要。
2 3D打印技术在工程装备保障应用场景
2.1 高原高寒地带的应用
目前高原地区日照时间长、空气稀薄，而高寒地带又存在海拔低、气温严寒的气候现象，这两种极端氣候容易对发动机造成损坏，如机械轴承损坏和涡轮增压器异常运行。在这种情况下，如果从后方供应，就存在运输缓慢的问题，使用3D打印机可以在现场快速制造和维修。以联轴器为例，只要操作人员打开电脑将联轴器的3D模型数据输入到相关软件中，然后将金属粉末等材料装入3D打印机中，打印机就会按照设定的参数进行逐层打印和固化，然后快速制作联轴器并安装使用。
2.2 大尺寸工程装备配件修复中的应用
目前，军事工程装备配件体积庞大，重量大，受各种运输条件的限制，战时存储和运输这些大型机械零件会造成后勤保障的负担。例如，工程设备配件中驱动齿轮的断齿，常用于驱动坦克和轻型履带式工程设备。在高原的高山地区和崎岖的山区，很容易过度磨损并损坏。在战时，如果此类配件供应不及时，将影响工程兵部队逢山开路，遇水架桥，为部队开辟通路的时间。 轻则则会延误战机，重则部队战斗力会受到极大影响。 但是3D打印机以其性能特点，生产零部件无需场地，尺寸的限制，能够快速制造所需零件并且快速维修装备，从而使装备快速回到战场，提高部队作战效率。
2.3 工程装备维修在美军部队中的的应用
3D打印技术在装备维修领域中的应用中，较为成功的案例是发生在美国，早在2012年，美军已经使用了3D打印技术制造单兵防护装备以及工程装备的零部件。并且在阿富汗战场，美军部署了大量设有3D打印机的集装箱，美军称其为设备维修医院，在集装箱中使用3D打印机生产各种战场所需的设备，小到枪零件，大到工程装备零件，按需生产，应有尽有，极大地保证了美军部队在阿富汗战时维修保障需要，提高了打击恐怖分子的效率。可以看出，通过3D打印技术在工程设备维护领域的应用，对支持战时工程装备运行和维护有了很大的提高。与传统的设备维修模式相比，在3D打印技术背景下，设备维修所需的备件无需在工厂制造，而无需为了将零件运送到战地而进行长途运输，只需要设备维修人员使用各种粉末原料作为耗材，现场打印零件可以保证设备维修的需要，提高军事保障能力，快速恢复战时设备的使用功能。
3 3D打印在战时工程装备保障或维修领域的应用趋势
自上世纪八十年代以来，3D打印技术开始走向成熟，并逐步应用于战时工程装备领域，它在工程设备支持和维护方面的应用价值也得到了初步揭示，随着3D打印技术的不断进步，其军事应用将更加广泛，应用功能也将更加强大。例如，在高原高寒地区作战，部队不需要运送大量装备备件，只需携带3D打印机，必要的物资，零件参数文件，在战场上需要哪些零件，就直接制造哪些零件用于装备维修。从3D打印技术未来的发展趋势来看，其制造水平将进一步提高。战时工程设备维修中，可以快速，准确地对损坏的设备或备件进行维修，从而提高装备运行效率，影响战场进程。
参考文献
[1]姚耀，张晓洁，刘蓓.3D打印技术在战时军用工程装备维修领域的可行性研究[J].现代商贸工业，2018，39（34）：182.
[2]訾飞跃，李坡，张志雄.3D打印技术与装备快速维修保障[J].兵器材料科学与工程，2018，（4）.
[3]喻虎，张革稳.充分发挥3D打印技术在联合作战中的装备保障能力[J].军事文摘，2018，（2）：57-59.
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