国外3D打印技术应用现状及启示

国外3D打印技术应用现状及启示

王怀超,潘智刚,郭毅斐

空军勤务学院

内容提要：3D打印技术在各领域的迅速渗透，引起了国外的高度关注与重点发展，美国更是将其视为未来重要装备材料的制造技术。本文分析国外在配件维修中应用3D打印技术的新理念、新技术以及应急维修方法，依此启发对我们保障机制的探索。

关键词：3D打印  后勤保障  维修管理

一、国外在配件维修中应用3D打印技术现状

（一）美国3D打印技术应用

2020年初，美保障中心与Optomec公司签订了对F-15和F-16飞机发动机部件的增材制造维修合同，旨在帮助F-15和F-16飞机上钦和镍基高温合金制造的涡轮叶片的修复，这次合作不仅节约了维护成本，还保证了飞机得到批量维修。2020年9月，授予奥托梅克公司价值100万美元的3D打印技术合间，旨在生产一型大容量3D打印机，用于修理涡轮发动机部件，包括铁合金部件，奥托梅克公司表示将开展一系列后续合作，以进一步优化飞机维修的工艺参数。2021年1月，美国防部发布首个综合性增材制造战略报告《国防部增材制造战略》，介绍了制定增材制造战略的目的，明确了增材制造的未来发展愿景、战略目标及发展重点。2021年2月，拜登总统签署了一项关于美国供应链的行政命令，要求加强3D打印技术的发展，以提高美国关键供应链的弹性和可靠性。

（二）俄国3D打印技术应用

俄罗斯武装力量的装备维修保障是一个独立的保障系统，采取统分结合的体制，其中航空维修的主要任务是组织和实施航空兵作战和战斗准备的航空工程保障，中心工作内容是航空装备的使用与维修。2021年4月，俄罗斯RusAT开发并制造出了金属3D打印激光器，为武器的3D打印提供支撑。2021年11月，俄罗斯技术集团下属的3D打印技术中心已开始用连续纤维3D打印技术批量制造MS-21飞机的PD-14发动机部件，该3D打印技术中心拥有41台3D打印设备，能够打印450种航空零部件。2022年6月，在俄乌战争中，发现有用3D打印的无人机迫击炮弹，外壳都是3D打印的。

（三）英国3D打印技术应用

英国的装备维修保障体制分为三级：第一级装备维修保障由团以下部队负责，第二级装备维修保障由师野修理部队负责，第三级装备维修保障由基地修理机构负责。2020年3月，由英国国防部资助的执行结构国防科学技术实验室（DSTL），已开始批量打造3D打印炸药。2018年6月，英国制造技术中心启动航空航天数字化可重构增材制造计划，到2019年11月，完整的试用设施在国家增材制造中心(NCAM)投入运营，以确保增材制造零部件的生产，到2020年可满足英国整个航空航天供应链的产品需求。

二、3D打印技术在维修中的重要性与紧迫性

（一）降低维护成本。对金属类武器装备的即时维修，对后勤部门的负担和压力极大，传统的维修方法无法满足修复时间要求，而3D打印修复技术是适合在基地一级提供省时省钱装备修理的一种方式，代表了一种可移动的、能够建造、修复和连接金属的工艺。

（二）提高供应效率。部件缺乏时需要依靠多级供应渠道提供，难以做到及时有效的保障，而3D打印能够快速的制造所需零部件，有效弥补关键部件故障导致的能力缺失，有助于减少维护时间并提高维修效率，在应用3D打印技术可为装备应急供应提供一个有效的备件解决方案。

（三）减轻运输负担。零部件对高端材料有着最紧迫的需求，轻量化是其中一个重要需求方向，通过3D打印优化的设计结合高性能的材料在最佳的工艺流程下，能够实现最终优化目标，在增材制造中通过研发新材料替代传统金属，有助于提供轻量化零部件，减轻装备系统整体负担，提高燃料效率，提升任务效能。

（四）重塑保障模式。3D打印设备的灵活性与便携性，将打破传统的弥补了传统制造模式受生产地点限制的缺陷，中国制造业大而不强、竞争力相对较低，在目前复杂的国际环境中处于不利地位。增材制造装备具备收集、分析处理及存储数据的能力，结合工业互联网、云平台等新型工业基础设施，可集成利用互联网技术以数字化的形式在信息物理系统与真实物理空间映射，在制造的全生命周期中进行规划与控制，可以实现智能制造、绿色制造、分布式制造等新业态、新模式，逐步成为我国新一轮工业革命中的先进生产力。

三、启示

（一）建立应急机动保障队伍

建设一支应急机动保障队来应对这些难题，是实施保障的基本条件。应急机动保障队其强大的效能是依赖于强大的反应能力，快速机动是实施应急机动保障的前提和基础。所以应急机动保障队的编制体制、结构规模和人员装备都要保障任务相适应，才能形成快速机动的保障力量。可以在应急保障中运用3D打印，并购买相关打印机。通过前面提到的培训打印技术人员来实现对打印机的使用，当出现缺材停飞或其他紧急情况，导致飞机无法起飞形势严峻时，通过应急机动保障队，来实现对器材的紧急供应。

（二）坚持全民融合的运行机制

3D打印技术在的应用是一个长期的过程，我们应借助民用领域强大的技术优势，不断将民用领域先进的设备和技术与应用实际相结合，充分发挥

3D打印技术的应用潜力。针对3D打印的装备配件保障问题，重点考虑耗材供应时效性、供应良好率、满足率、可用性等效益指标因素以及地方3D打印公司的可靠性、信誉等级、资质、保障实力等因素，可以完全忽略打印耗材筹措费用、库存成本、积压损失费用、短缺损失费用、运输费用等经济效益指标因素，并对3D打印的保障模式作出切换。为应对3D打印的装备配件，可以通过预案作出效益评估，确保全民融合保障的效益达到最大期望值。

（三）坚持信息主导的发展方向，更新运用最新研发技术

装备维修保障建设的每一次转型，都是科学技术在装备维修领域不断深人发展、应用而催生的必然结果。作为一种新兴高科技技术，3D打印技术在配件维修领域的广泛运用，由依赖传统的物资、器材要素转向主要依靠信息技术为核心的技术要素，因此必须要坚持信息主导的发展方向，在现有装备维修保障信息系统建设上，整合现有的3D打印技术并按照装备的类型进行开发使用，依托现代信息技术和通信技术，构建一体化3D打印技术网络保障平台，使维修器材筹备、供应、维修保障人员和保障任务有机结合，从而实现装备维修保障“信息一体”的高效保障实体。

参考文献：

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