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盘点3D打印武器的优缺点

2015-08-03 14:46
魏丁小陆
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  在英、美海军和以色列空军相继完成3D打印无人机测试以后,相信越来越多的国家开始探索3D打印技术在军事领域上的研究。众所周知,3D打印技术可以实现虚拟设计到现实的直接转化,因此,这对于武器生产更有着积极深远的影响。从整体上讲,由于武器装备的日趋复杂,研制时只有通过原型机反复试验才能发现问题并纠正。那么3D打印技术与传统技术相比又有些什么优点和不足呢?

  一、优点

  1.缩短武器制造周期

  传统的装备制造方式需要大量模具,且准备模具和制造锻坯时间长,机械加工时间长,工序多,返工次数多,导致研制周期较长。3D打印技术无需模具,一次成形,工序少,且结构设计修改容易,从而可以大幅缩短装备的研制周期。例如,美国航空航天局首次利用3D打印技术制造出火箭发动机喷嘴,制造时间从传统工艺超过1年,缩短到不足4个月。美国国防部高级研究计划局2010年启动的“自适应车辆设计制造”研发计划,核心就是采用3D打印技术实现地面车辆的快速制造。该计划开发了大量的数据模型和软件设计工具,并采取协同参与工作模式,目标是将步兵战车的全部设计和制造时间缩短80%。

  2.降低生产成本

  3D打印技术采用了逐层累积的制造模式,对原材料的利用率远远高于传统的切削加工模式。飞机制造需要大量重量小、强度高、价格贵的钛合金件,传统工艺主要采用锻造和机械加工方法,从毛坯到成形,几乎90%的材料都被切削浪费掉。

  美欧等飞机制造商已将3D打印技术用于制造机翼等零配件,显著节约了制造成本。美国M777榴弹炮大量使用钛合金结构件,采用传统的整体锻造方法,最大的钛合金整体加强框的材料利用率不到4.9%,如果使用3D打印技术,材料利用率接近100%。火箭喷嘴是火箭发动机最昂贵的零部件之一,一般由数百个零件组成。美国航空航天局采用3D打印技术制造的火箭发动机喷嘴,仅由两个零件组成,所需组装工作大大降低,成本也随之大幅降低。

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