3D打印技术及其在军事领域的应用

2018-07-08 08:43刘小桐贾晓明王帆

世纪之星·交流版订阅 2018年3期 收藏

关键词：军事领域模型

刘小桐 贾晓明 王帆

[摘 要]3D打印技术的兴起时间虽短，但其所发挥的作用却是不可估量的，其对于制造业、手办动漫制作、军事领域发展的贡献是大众有目共睹的。本文通过对3D打印技术基本内容的描述及该技术在军事领域中的灵活运用来反映3D打印技术的推广应用对于军事领域的发展做出不可磨灭的贡献。

[关键词]3D打印技术；军事领域；应用

随着近几年科技的不断进步，大量的科技产品涌入各行各业中，并为各行业的稳步向前提供较大的助力，3D打印技术便是其中的佼佼者，它开创了制造业的新时代。通过近几年的广泛应用，国内外的专家学者皆对该技术产生了浓厚的兴趣，并深入研究该技术对于我们的生活、工作、社会进步所能产生的成效。

一、3D打印技术

1.基本概念

简而言之，利用材料多层次叠加的方式完成对立体物质的制造方法便可以称之为3D打印技术。其操作的主要流程可以概括为以下几方面：首先，使用计算机辅助设计软件完成对所需制造的物质模型的设计；其次，对设计完成的模型做分层处理；接着在相关文件的指引下，采用相关技术对平面做逐层固化处理，最后将过程中所需的支架材料拆除，则制作物件完成。

（1）3D打印过程

该操作流程大致可以分成三部：创建数据、打印、后期处理。

①创建数据即就是创建该制作物质的三维立体模型，并对模型做分层处理。该操作是通过计算机辅助设计软件实现的，同样3D扫描仪器也通过扫描成品产生该物体的模型，分层处理则是将立体结构分成多个二维截面，为后期制作做铺垫。

②打印流程则是利用打印设备将模型中各项数据做专业化的整合，再根据设备需要进行材料的逐层铺设，即完成每一个截面的铺设，最后根据顺序进行熔合，使其显现出最终成品的形态。

③后期加工主要包含成品与支撑架材料的拆除、打磨、抛光等处理，某些材料的制作还可能用到强化处理等等，根据工件的不同进行灵活调整。

二、3D打印技术在军事领域的具体应用

1.制造飞行器零件

3D打印技术的推广已经受到了各行各业的广泛关注，航空航天领域便是众多受惠行业其中之一，利用该技术加快了军事领域的发展脚步，该技术的使用在国内外都已存在研究成功的范例。像是飞行器内部的零散组件，往往由于其制作复杂、流程繁多，导致在制作时，成本消耗较为严重。制造出的零件质量仍旧不合人意，该技术的使用则切实地解决了这种问题。

美国某工业企业便是通过使用该技术完成了对爱国者号防空系统内部齿轮零件的制造，在该技术未普及前，制作该零件的成本为2-4万美元，在使用该项工艺后将成本缩减至1250美元，有效降低制造成本。世界闻名的日常消耗品公司——通用公司便利用3D打印技术打造出成本较为低廉的发动机设备中的材质为钛合金的组件。

叶盘的优质程度的优质程度对于发动机的质量也是发挥着较为关键的作用，叶盘在发动机工作时起到将转子叶片与轮盘结构融为一体的作用，该作用完成了对整体结构的优化，一定程度上减小质量，从而进一步提升发动机的整体性能。我国国内贵州的航空企业便是利用该技术工艺制作出质量较高、性能符合制作要求的叶盘零件。

2.无人机与模型飞机

该技术是在近几年才开始兴起，但是由于该技术对于许多行业的发展都起到一定程度的推动作用，因此该技术迅速在各行各业广泛应用。无人机与模型飞机的发展也离不开该技术的推动。欧洲宇航防务集团在2013年便将该技术融入进無人机的制造过程中去，在该技术的促进下，研发出规模较小的无人机原型及无人机中主要部件。关于无人机的制造，英国南安普顿大学则是完成了对第一架3D打印飞机的制造，并且经过测试，该飞机已试飞成功。通过相关数据了解，该飞机机翼长为2米，飞机最高速度100米/min，且机身自行装备自动化驾驶设备用以巡航。与此同时，美国空军通过大量实验与探究研发出性能较高的无人机设备，且该设备已通过相关测试。

3.设备维护

考虑到仅仅依靠临时维修或是备件去保障设备能够在使用期限内完成自己的使命的行为是不可取的，并且此期间内耗费的费用较为庞大。3D打印技术的柔性维修性能在维修护理方面起到较大的帮助，如若在检查中出现零件损坏的情况，只需了解该零件的模型，便可以在最短时间内将该零件制作完成并应用于设备中，降低了设备对于生产商的依赖性，并且针对停产的问题得到有效解决。

4.太空制造

在目前阶段的太空研究中，技术人员完成任务通常需要以发射工具作为媒介，将太空站中所需的设备、零件、备用部件等等各类必需品用发射工具将其传输至太空中，然而该方法的失效是技术人员无法预估且不能作出相应有效措施去应对的。因此为改善这种问题，在作业过程中，往往采取携带必需品的方式，然而相关专业数据表明，该运输方式对于运送成本的消耗较为严重。为此美国航空局做出大胆的猜想并付诸实践，希望可以利用3D打印技术的性能解决该难题，将该设备运送进太空，把制作的任务交给宇航员来完成。如此一来，不仅成功解决费用问题，还大幅度地提升宇航员进行作业时的安全系数，这对于航空领域的发展是一次质的飞跃。

三、结语

在上述描述里不难发现，3D打印技术的出现确实很大程度上解决了军事领域的某些难题，对于军事领域发展前进的步伐起到较大的促进作用，并缩减了某些不必要的开支。由此可见，该技术在军事领域中的广泛应用是十分必要的，值得行业人员去深度发掘该技术的其他性能，为行业发展提供帮助。