[科普中国]-“便宜+实用”的尖端科技：军用3D打印技术

　　作者：孙武

　　制作：光明网军事科技前沿

　　出品：科普中国

　　在2015年，3D打印让民众第一次领略到了立体打印技术带来的惊人效果。不论是简单的模型和铸件，还是高大的楼房和建材，3D打印从各个方面证明着它自身的特点和价值。而在军事科技领域，3D打印技术发展的速度更是远超民用领域——中国生产的歼-31战机就大量的采用了3D打印技术，大大提高了机体的强度，增加了战机的可维护性。

在对材料要求苛刻的战机研发领域，3D打印已被广泛的应用。

　　3D技术虽然在民用领域是近几年才广受关注，但事实上在军事层面发展已久。之所以科学家会聚焦于这个领域，是因为军事用装备需要大量的高精部件，而部件的切割、制作、生产成本，却成了制约装备发展的一大问题。以美国现役的F-22战机来说，F-22战机的主要承力部件便是大型铸造钛合金框。但是零件制造浪费严重，原料的95%都会被作为废料切掉，而且锻造钛合金的尺寸受到严格的限制。仅此一项，就为研制机构带来了巨大的成本困扰。

　　在现阶段，世界上已有数个国家掌握了军用3D打印技术。以美国为例，著名的军火生产商洛克希德马丁公司，已用这项新技术已经取得一些成就，并且是世界性纪录——他们制造了达到木星极轨道的“朱诺”航天器。它拥有一个增材零件，使其成为飞得最快的3D打印零件——而且，洛马正在为卫星制造钛合金推进剂贮箱，在增材制造生产的第一年，该设施就生产了超过3500个增材制造零件，其中1500个进入了最终用途生产。这意味着3D打印技术已经大幅度的提高了部件的生产效率，使之取代传统的切割生产等工艺。

“朱诺”号火星探测器已成为采用3D打印技术飞行最远的装备

　　在中国，3D打印技术已经在某些领域得到了广泛的应用。在2015年，国防科技工业军民融合发展成果展上展出了一款大型飞行器构件，这是迄今国际上最大的激光增材制造主承力关键钛合金构件飞机机身整体加强框，无模、整体、快速研制。而所谓的激光增材制造技术，就是3D打印技术中的一种。它采用这种激光增材制造技术制造的飞机机身整体加强框，与传统技术相比，有着高性能、低成本、快速试制的特点。现场工作人员介绍，展出的这款飞机机身整体加强框，生产周期只有采用传统技术制造的五分之一，同时在强度、寿命等各项指标上，与传统工艺技术部件相比更加优秀。除了这款飞机机身整体加强框外，现场还展出了使用这种激光3D打印技术制造的国产C919大飞机驾驶舱玻璃窗框架。多项实物的展出，标志着中国已经在3D打印技术上取得了多项突破。

　　正如航空材料专家王华明教授在中国科学院一个专题讨论会上说到的那样——中国现在仅需55天就可以“打印出”C-919客机的主风挡整体窗框。王华明认为，中国大型3D打印技术已超过美国，因为许多美国同行只是用这门技术生产“小玩意”。有趣的是，在中国军工运用激光3D打印生产铝钛合金材料之前，美国已经开展过这项科研，据资料显示，早在上世纪90年代，美国试验了一个F/A-18C战斗机激光3D打印零件，但不久以后，这家架斗机的零件就出现了明显裂痕，其结构强度远远达不到飞行要求，直到现在，美国也并未在该项技术上获得较大的技术突破。

　　随着中美等国对3D打印技术的重视和发展，相信在不久的将来，这一技术会更加成熟与完善，成为国际制造业中的中流砥柱，为人类不断探索军事装备带来新的契机和方向。