一、優(yōu)點(diǎn)

1.縮短武器制造周期

傳統(tǒng)的裝備制造方式需要大量模具，且準(zhǔn)備模具和制造鍛坯時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)械加工時(shí)間長(zhǎng)，工序多，返工次數(shù)多，導(dǎo)致研制周期較長(zhǎng)。3D打印技術(shù)無(wú)需模具，一次成形，工序少，且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)修改容易，從而可以大幅縮短裝備的研制周期。例如，美國(guó)航空航天局首次利用3D打印技術(shù)制造出火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴，制造時(shí)間從傳統(tǒng)工藝超過(guò)1年，縮短到不足4個(gè)月。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局2010年啟動(dòng)的“自適應(yīng)車輛設(shè)計(jì)制造”研發(fā)計(jì)劃，核心就是采用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)地面車輛的快速制造。該計(jì)劃開(kāi)發(fā)了大量的數(shù)據(jù)模型和軟件設(shè)計(jì)工具，并采取協(xié)同參與工作模式，目標(biāo)是將步兵戰(zhàn)車的全部設(shè)計(jì)和制造時(shí)間縮短80%。

2.降低生產(chǎn)成本

3D打印技術(shù)采用了逐層累積的制造模式，對(duì)原材料的利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的切削加工模式。飛機(jī)制造需要大量重量小、強(qiáng)度高、價(jià)格貴的鈦合金件，傳統(tǒng)工藝主要采用鍛造和機(jī)械加工方法，從毛坯到成形，幾乎90%的材料都被切削浪費(fèi)掉。

美歐等飛機(jī)制造商已將3D打印技術(shù)用于制造機(jī)翼等零配件，顯著節(jié)約了制造成本。美國(guó)M777榴彈炮大量使用鈦合金結(jié)構(gòu)件，采用傳統(tǒng)的整體鍛造方法，最大的鈦合金整體加強(qiáng)框的材料利用率不到4.9%，如果使用3D打印技術(shù)，材料利用率接近100%。火箭噴嘴是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)最昂貴的零部件之一，一般由數(shù)百個(gè)零件組成。美國(guó)航空航天局采用3D打印技術(shù)制造的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴，僅由兩個(gè)零件組成,所需組裝工作大大降低，成本也隨之大幅降低。

3.提高武器零部件性能

3D打印設(shè)備是綜合了機(jī)械、控制及計(jì)算機(jī)技術(shù)的復(fù)雜機(jī)電一體化系統(tǒng)，為制造高性能或超常性能結(jié)構(gòu)件提供了較傳統(tǒng)制造模式更容易實(shí)現(xiàn)的一種手段。

美國(guó)采用3D打印技術(shù)制備的陶瓷炮管，制備成本與傳統(tǒng)的鍍鉻成本相當(dāng)，而炮管壽命遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)鍍鉻炮管。此外，采用3D打印技術(shù)制造的一些零部件具有質(zhì)量小的特點(diǎn)，這在一些裝備領(lǐng)域特別是航空航天領(lǐng)域具有重要作用。例如，美國(guó)空軍正在將3D打印技術(shù)應(yīng)用于F-35聯(lián)合戰(zhàn)斗機(jī)的零部件制造。F-35系列戰(zhàn)機(jī)中，尤其是F-35B型，具有垂直起飛能力，對(duì)飛機(jī)整體重量要求比滑行起飛的飛機(jī)要苛刻得多。利用3D打印技術(shù)制造一些重型的緊固件和排氣管道，有顯著的減重效果，從而對(duì)戰(zhàn)機(jī)起飛、機(jī)動(dòng)等性能改善產(chǎn)生重要影響。

4.實(shí)時(shí)提升維修效率

3D打印設(shè)備的靈活性與便攜性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)制造模式受生產(chǎn)地點(diǎn)限制的缺陷，有望打破“后方制造，前方使用”的傳統(tǒng)保障模式，在后勤供應(yīng)和裝備維修方面發(fā)揮重要作用。

3D打印技術(shù)將提高武器裝備伴隨保障和精確保障能力。美國(guó)陸軍自2012年以來(lái)，先后在阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)部署3個(gè)內(nèi)置有3D打印機(jī)的集裝箱式“遠(yuǎn)征移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室”。該“實(shí)驗(yàn)室”可通過(guò)卡車或直升機(jī)靈活部署，利用塑料、鋼鐵和鋁等材料，快速制造出部分裝備零部件。還可以應(yīng)用反向設(shè)計(jì)原理，利用激光掃描裝置獲取失效零部件的外形幾何輪廓，實(shí)現(xiàn)損傷零件的快速修復(fù)。因此，配備有3D打印設(shè)備的作戰(zhàn)部隊(duì)，可以適當(dāng)減少備件儲(chǔ)備種類和數(shù)量，快速補(bǔ)充作戰(zhàn)消耗，有助于提升前線部隊(duì)的持續(xù)作戰(zhàn)能力。航空母艦、遠(yuǎn)洋艦船以及邊防海島等小、散、遠(yuǎn)作戰(zhàn)部隊(duì)可利用3D打印技術(shù)提供伴隨保障支持。

3D打印技術(shù)不受加工地點(diǎn)約束的優(yōu)勢(shì)，也為航天系統(tǒng)在軌維修提供了創(chuàng)新發(fā)展思路和手段支撐。美國(guó)航空航天局計(jì)劃2014年8月將首個(gè)微重力條件下的3D打印設(shè)備送往國(guó)際空間站，用于空間站現(xiàn)場(chǎng)維修，提升航天器維護(hù)的快速反應(yīng)能力。

二、不足

制造精度及加工效率仍有不足

3D打印技術(shù)雖已在軍民領(lǐng)域得到諸多應(yīng)用，但在制造精度、加工效率等方面還存在一些問(wèn)題和不足，限制了其在武器裝備領(lǐng)域的應(yīng)用步伐。

一是提升制造精度和產(chǎn)品品質(zhì)。目前，3D打印技術(shù)的制造精度和產(chǎn)品品質(zhì)還不夠高，影響其應(yīng)用到要求較為苛刻的武器裝備上。例如，3D打印金屬件時(shí)需要加熱融化金屬，有些區(qū)域因冷卻率不同導(dǎo)致產(chǎn)品厚度、幾何形狀甚至性能參數(shù)偏離預(yù)期設(shè)計(jì)。而且，3D打印金屬件表面粗糙度相比于傳統(tǒng)方式加工的零件有不小的差距，一般還需要打磨或采用噴丸、電解拋光處理等方式進(jìn)行后處理。

二是加強(qiáng)大尺寸部件制造能力。3D打印加工過(guò)程中，隨著加工件尺寸的增大，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力呈非線性增加，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)變形甚至斷裂。而且，3D打印加工一般需在真空環(huán)境下進(jìn)行，可加工空間越大，所需的3D打印設(shè)備的制造難度越大。

三是提高制造加工效率。目前，與成熟的傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，3D打印技術(shù)的加工效率相對(duì)較低，單位時(shí)間內(nèi)加工的材料量還不適應(yīng)大規(guī)模武器裝備生產(chǎn)的需要。