美國《空天力量雜（zá）誌》在其網（wǎng）站發表了代（dài）頓大學材（cái）料工程學博士阿曼達·希蘭德的（de）文章,對當下大熱的增材製造技術在軍事領域（yù）的應用現狀及前景進行了（le）深度分析與解讀。阿（ā）曼達·希蘭（lán）德是引信電子學與設（shè）計（jì）項目的首席（xí）研究員,負責美國空軍研究實（shí）驗室彈藥部的“柔性電子與通用兵器製造”和“極端環境中（zhōng）的電子集成電路”項目。

 

 

▲AM技術能保障機敏性，它以快速而低廉的（de）設計和製造，迅速產（chǎn）生出單一或多種原型機件，滿足一係（xì）列任務需要，包括實地即時修理和更換（huàn）部件

 

戰略機敏性概念,以靈（líng）活、適變和速度為其屬性,藉此來應對快速（sù）和（hé）意（yì）外變化（huà）帶來的挑戰。戰役（yì）機敏性也是這樣,其特征（zhēng）是針對特定的挑戰（zhàn）迅速生成多個應對方案,並能在不同的方（fāng）案之間切（qiē）換,由此應對新現的威脅（xié）。增材製（zhì）造(以下簡稱（chēng）AM,又稱3D打（dǎ）印)技術適時而生,正好能夠滿足戰略和戰役層次的機敏性需要。長遠來看,AM有可能是一項改變遊戲規則的技術,即能最大限度地利用（yòng）多域(陸地、天空（kōng）、海上、太空、網絡（luò）)整合,從而生成巨大的靈活性。正視現實（shí）,21世紀的防（fáng）務挑戰（zhàn）不可能用單獨一個方案來解決,隻能依靠機敏性來提供多種對應方式（shì）。飛速的變化既對那些滯後落伍者（zhě）構成難以逾越的障礙,也為那些機敏應變者帶來長久的（de）優勢。我們雖不需要總是以最（zuì）快速度（dù）行動,但是保（bǎo）持這樣的速度選擇,就能減少對手的反應機會。AM技術能保障機敏性,它以快速而低廉的設計和製造,迅速產生出單一或多（duō）種原型機（jī）件,滿（mǎn）足一係列任務需要,包括實（shí）地即時修理和更換部（bù）件。我們把3D打（dǎ）印設備和材料預置或（huò）投放於各戰略地點——包括陸地、海洋（yáng）、太空（kōng）——就形成按需生產機件的能力,從而縮短設計和（hé）裝配這兩個階段的製造周期（qī）。有充分的理由（yóu）相（xiàng）信,AM技術有潛力（lì）支（zhī）持美國眾多麵向（xiàng）的國防使命,同時生成（chéng）長遠的成本節約效益。

 

 

 

▲為了實現多域整合效（xiào）果，美國空軍研究實驗室正積極將（jiāng）AM技術應用於各種領域

 

AM技術在軍事領域的發（fā）展

 

美國（guó）正在大力振（zhèn）興工業製造業,其中的一項努力是大力拓展AM技（jì）術所具備的有（yǒu）效設計（jì）複製和快速樣機製造能力。例如,《沃勒斯2015年報告》稱,AM工業自1995年以來有了巨大發展,最初（chū）的市（shì）場規模為2.95億美元（yuán）,在2014年估計達到41億美元（yuán）。工（gōng）業3D打印（yìn）機製造商也從（cóng）1995年（nián）的15家增加了兩倍多,如今在（zài）13個國家有49家公司,共售出12850套係統,每套（tào）係統價值（zhí）5000美元到50萬美元不等。使用AM技術的主要產業,按（àn）從大到小的順序排列,有工/商業機械（xiè）(17.5%)、消費產品/電子產品(16.6%)、汽車(16.1%)、航空航天(14.8%)、醫療/牙科(13.1%)、學術機構(8.2%)、政府（fǔ）/軍（jun1）事(6.6%)、“其（qí）他”產業（yè）如油、氣、商用產品（pǐn）(3.9%)、及建（jiàn）築業(3.2%)。雖然根據這（zhè）份報告,政府/軍界對AM技術和產品的使用僅占統計總值的6.6%,但這比之前2014年的（de）數據增長了1.2%。

 

軍隊每個（gè）軍種以及大部分供應基（jī）地和軍械庫,都（dōu）在（zài）進行獨立的AM開發努力和上馬項目。軍種之間也有重大合作,所有合作項目已在過去兩年內啟動或加強,投資也在持續增加。

 

為了實現多域整合（hé）效果,美國空軍研（yán）究實驗室（shì）設在佛羅裏達州埃格林（lín）空軍基地的彈藥部,正與（yǔ）設在俄（é）亥（hài）俄州萊特-帕特森空軍基地的材料與製造部及（jí）傳感器部緊密合作,積極將AM技術應用於各（gè）種領域（yù）,例如,開發（fā）用於機艙有（yǒu）限空間的靈活及模塊化武（wǔ）器、目標（biāo）變換、共（gòng）形情報監視偵察,以及柔性電子器件（jiàn）。AM技術應用在這些目標領域的逐步（bù）成熟（shú）,將有助於提高作（zuò）戰（zhàn）能力（lì）,不僅提升小型武器的殺傷力,並降低關鍵部件補（bǔ）充和更新所需（xū）的時間（jiān）和費用。

 

“柔（róu）性電子器件和通用軍械製造”(FLEGOMAN)計劃從全盤著眼（yǎn）,研發AM技術,用以製造將裝入典型彈藥的多種部件和材料,包括金（jīn）屬外（wài）殼、用於電子追蹤和電容器的新型導（dǎo）電“油墨”、能與打印兼容的改良含（hán）能材料配方,等等。直（zhí）接打印電子器件的好處之一是:比（bǐ）用常規技術加工的電子產品能更有效地利用空間,也減少浪費。

 

空軍理工學院也運用AM技術完成（chéng）了小比例侵入機的概念驗證設計。這種新穎的設計包括複雜的（de）內部蜂窩特征,而傳統的減（jiǎn）材（cái）製造技術無法實現這種特征。他們在設計過程中納入了一種稱為“拓撲優化”的方法,生成了應力分布最優化的戰略構架,從而減少結構總重量。為了增加（jiā）強度,他們正在進行金屬成分和後加工熱處理方麵的（de）完善努力（lì）。

 

在（zài）FLEGOMAN計劃下,有關課（kè）題組與美國陸軍設在（zài）新澤西州皮卡汀尼軍工廠的軍備研（yán）發及工程中心協作,用AM成功製造出引爆裝置。該軍工（gōng）廠的科研一向重視電子打印技術,現已（yǐ）能噴墨打印和絲網（wǎng）打印出彈藥天線、引信（xìn）元件和電池。運（yùn）用AM技術,課（kè）題（tí）組嚐試（shì）了一係列（liè）非傳統但（dàn）極有前途的選（xuǎn）用材料,包括金屬納米（mǐ）顆粒。這些新型製造技術和材料有（yǒu）潛力超越傳統製造設備（bèi）的性能（néng）,同時享有AM技術帶來的物流靈活性。

 

陸軍設在阿拉巴（bā）馬州亨茨維爾市的航空和導彈研發與工（gōng）程中心(AMRDEC)正在研製相關的工（gōng）具和程序,以推進導彈結構及部件的拓撲優化狀態（tài）。拓撲優化是一個設計（jì）過程,從中產生的結構能用（yòng）最少的物料來達（dá）到理想的性能,例如最大剛度、預定的自然頻率,和優化（huà）的熱流量。AMRDEC中（zhōng）心計劃將合理簡化這個優化/設計過程,改進輕質（zhì）蜂窩結構,納入構造方麵的考慮,展現優化的導彈結構。該中心通（tōng）過多個科技項目與設在賓（bīn）州霍（huò）薩（sà）姆的材料科學公司、桑迪亞國家實驗室,以及匹茲堡大學合作。該（gāi）中心將在2017年建成一個新AM設施,專門用於開展（zhǎn）這（zhè）些（xiē）科研項目,培訓AMRDEC人員,推進（jìn）AM技（jì）術（shù）對航空和導彈的應用。

 

海軍（jun1）也一（yī）直積極利用（yòng）近來突飛猛（měng）進的AM技術。作為早（zǎo）期采用（yòng）者,海軍在過去（qù）的二十年裏已經使用了幾代的AM技術來加（jiā）快樣機研發。最近（jìn）幾年來,海軍探索如何應用AM技術（shù）來解決陳舊部件（jiàn）替換問題（tí）。往往（wǎng）,在某係列艦（jiàn）船或潛艇（tǐng）研發期間製造的部件,原廠家早已停止（zhǐ）生產,或者已不複存（cún）在,這種情況導致了耗（hào）資而漫長的采辦,有些艦船因此而無法出（chū）航。在海軍的各艦隊戰備中心和區域維修中心,他們（men）正以許多方式利用AM技術（shù）,既省時省錢,又保障艦隊戰（zhàn）備。海軍改善戰備狀態的願望正在海上得到檢驗。為了利用（yòng）AM技術隨時直接生（shēng）產零件,而不隻（zhī）是生（shēng）產原（yuán）型機件,海軍研究局一（yī）直在尋求與業界合（hé）作,這種合作夥伴關係對於保證AM技術（shù）生產的部（bù）件符合材（cái）料（liào）和艦隊的（de）要求,至關重要。海軍武器部（bù）門也積（jī）極尋（xún）求運（yùn）用AM技術,來解決美國能量製造基礎日（rì）益縮小的問題,並利用AM技術的獨特（tè）性來改善裝備性能並加強安全性,同時縮短在艦隊安裝新能量係統（tǒng）的時（shí）間（jiān）。

 

AM技術不僅在陸地找到了用途,現在也進入了太空。美國（guó）國家航空航天局(NASA)馬歇爾太（tài）空飛（fēi）行中心(MSFC)在2014年9月向國際空間（jiān）站發送了第一台3D打印（yìn）機（jī）,用於測試（shì）塑料材料。第二台3D打印機在2016年（nián）4月送往國際空間站。除了真正在太空打印之外,NASA-MSFC也根據3D掃描與AM相結合的一體化製造（zào）過程進行逆向仿（fǎng）製,以縮（suō）短從（cóng）設計到製造的開發周期時間。在NASA設在（zài）加州帕薩德納（nà）的噴氣推進實驗（yàn）室,創新先進概念課題組開發出（chū）一個兩維傳感器。該傳感（gǎn）器本質上是一張帶有印（yìn）刷（shuā）電子元件的透明塑料片,有人建議用（yòng）它來收集太空或行星大氣層的環境數據。

 

 

▲美國國家航空航天（tiān）局（jú）馬（mǎ）歇爾太空飛行中心在2014年9月向國際（jì）空間站發送了第一台3D打印機，用於測試塑料材料

 

AM技術在軍隊物流與後勤（qín）支援中的應用

 

位於俄克拉荷馬州廷克空（kōng）軍基地（dì）、佐治亞州羅賓斯空軍基地（dì）,以及猶他州希爾空軍基地的空軍後勤支援中心,為空軍最尖端的武器係統——從最先進（jìn）的飛機到直升機——提（tí）供基地級大修維護、供應鏈運作管理,甚至安裝支援。對於空中力（lì）量後勤支援使命而言,現在時機已經成熟,可以直接把（bǎ）業（yè）界成熟的AM技術（shù）能力運用到（dào）空軍後勤物流運（yùn）作的幾乎每個方麵（miàn）。然而,在深入探討具體例子之前（qián）,我們（men）必須首先考慮物（wù）流和後勤支援都包含（hán）什麽任務。從廣義上說,“物流（liú）”的意思是在合適的時間與合適的地點備好合適的物資,其中包括物（wù）資和人員的獲得、配送、維持和更（gèng）換。國防部對“後勤支援”的定義是:供應為維持（chí）和延（yán）長作戰行動所必需的物流和人員服（fú）務,直（zhí）到（dào）行動圓（yuán）滿（mǎn）完成。

 

將來,基本物（wù）流運行也許要經常調（diào）整方向,為前哨站點供給物資,用於直接在當地加工（gōng）部件而滿足緊急需要,同時也（yě）節省時間和資金。“空軍未來作戰概念”文件就描述了這樣的未來情景,其想象的做法是空投一個集裝箱的聚合物材料,讓孤立的哨所自己（jǐ）直接（jiē）3D打印部件。在空投物資最終成功送達時,打印所需部件的文件（jiàn）資料也（yě）通過一個安全的太空鏈接傳送過來,打印機在幾小時之內就能製造出關鍵的部件,而不用數天時間（jiān）,在其過程中也節省數百萬美元。這種做法將為美國國防事（shì）業帶來非對稱優勢,因此激發出有關各界對AM的極（jí）大熱情。還有許多其它例子,都設想如何利用AM來革新物流、後勤支援、采辦,和武器研發。將AM技術應用到物流和後勤支援中,將創造（zào）三個機會:

 

•可利用AM技術進行逆向仿製,為陳舊飛機生產那些已無庫存的備品備件。諸如B-52轟炸機（jī）等古董飛（fēi）機正在老化,經常隨（suí）時需要更換部件,而這些部件可能幾十年前早（zǎo）已（yǐ）停產。三維激光（guāng）測繪和其（qí）它技（jì）術（shù）可用來精（jīng）確仿造現有（yǒu）的部件（jiàn）。

 

•可對（duì）現有零部（bù）件（jiàn）進行設計改進然後再製造出定型（xíng）部件。俄克拉荷馬城空軍後勤綜合中心的克裏斯蒂安·奧利維羅博士說:“在你即將對定型部件開始（shǐ）機加工之前,你還可以先打印五次塑（sù）料樣品,確保它的幾（jǐ）何形狀、誤差、接口都（dōu）準確（què）無誤,然後才（cái）加工出最終的部件。”

 

•可用AM技術（shù）根據（jù）實地需要打印備品備件,從而減少不必要的部件購（gòu）買和部件庫存。然而,要（yào）將這種新流（liú）程納入供（gòng）應基地的維護運作（zuò）,需要一個實施和管理的學習過（guò）程。比如,發動（dòng）機（jī）的部件更換目前是（shì）經由購買、發送到場、登記入（rù）庫（kù）,和按需取用這樣一個流程。但未來,這些備品（pǐn）備件可以根據需要在戰地或（huò）者在維修和大修場地直接打印,因此（cǐ）消除（chú）了預（yù）置各種備品備件的需要。

 

國防部專門設立（lì）了一個維護作（zuò）業增材製造(AMMO)工作（zuò）組,充分表明國防部與業界合作的意願:製定一體化的國防（fáng）部綜（zōng）合戰略願景,推動AM技術合作的戰術實（shí）施,以支援國防部的（de）全球武器（qì）係（xì）統維護計劃。該AMMO工作組的（de）活（huó）動（dòng）包括:製（zhì）定國防部部長辦公廳指導性建議,選擇和排序AM技術的（de）應用機會,協調和（hé）規範AM製造活動,將AM納入現行的國防部維護過程及程序中,製定和維護《AMMO路線圖（tú）》。

 

國家製造科學（xué）中心作為一個（gè）非營利性私（sī）營技術發展（zhǎn）聯合體,領導並參與各產業領域製造商的相關活動（dòng）。

 

上述航（háng）空和導彈研發與工程中心正與科珀斯·克裏斯蒂陸軍供應基地合作,探索將激光AM技術用於（yú）對“儲存、分析、失效評定和回收”設施內現存的高價值航空資產進行修複、回收和（hé）再用,並分析（xī）其中的受益情況。AM技術將被用來演示對目前無法使用傳統製造方法加以修（xiū）複的陸（lù）軍（jun1）航空資產的維修（xiū）。項（xiàng）目目標包括:縮短部件更（gèng）換的先期采辦（bàn）時間（jiān）,降低對操作與支援以及戰備（bèi）有負麵影響（xiǎng）的成本,製定對（duì）備用部件的合格修理程（chéng）序。

 

 

▲國防部對“後勤支援”的定義是：供應為維持和延長作戰行動所必需的物流和人員服務，直到行動圓滿完成

 

AM技術能否徹底革新采辦程序

 

通過高度簡化和創新措施縮短研（yán）發周期,接受最終的風險（xiǎn）,而換取（qǔ）采辦速度的加快,可有助於消除（chú）為保持（chí）技術優（yōu）勢而越來越沉重的擔憂。在采辦領域的這樣一種機敏性,可稱為“流程機敏性”。建設流程機敏性（xìng）的努力,我們在（zài）采辦改革中已經看到,其目的是（shì）把科技、采辦和需求進行無縫融合,以改進整（zhěng）體（tǐ）能力（lì）發展。然（rán）而,這項努力至今未（wèi）見成（chéng）功。美國空軍（jun1）最新（xīn）的（de）重點（diǎn）努力（lì）中包括更（gèng）多的“樞軸點（diǎn）”,或者說（shuō）對某些項目做（zuò）出改變或放棄的決定,還包括加速製造樣（yàng）機的流程,目的（de）是通過探索創新運作概念來推動新技術的應用。我（wǒ）們可以設想,由於AM技術的實際應用,未（wèi）來的采辦（bàn）流程將精（jīng）簡到極（jí）致,直接將購得的3D打印機、原材料和（hé）技術文件（jiàn）發送到戰地,在現場（chǎng）打印戰車和其他係統。如果這種流程取得成功（gōng）,可能徹底革新采辦速度。

 

在設計（jì）新係統的同時,我們（men）務必要意識到（dào）,我們的對手也在進行現代化,也在努力對抗我們的技術,因此,預測新生威脅並規劃應對之策必須是研發過程的（de）一部（bù）分。為（wéi）規劃及時插入新技術,方法之一是使用模塊化結構（gòu）,這種結構由能被快速更（gèng）新的可分離部件（jiàn）組成。用AM技術（shù）生（shēng）產相對簡單的自主駕駛車輛（liàng）和係統,成本較（jiào）低而且有模塊化選擇,因此蘊藏著戰略和戰役上的機會,允許美軍在高度抗（kàng）衡的環境中靈（líng）敏地執（zhí）行（háng）全（quán）球精確（què）打擊任務。許（xǔ）多這（zhè）類資產（chǎn）都采用了模塊化平台——由傳感器、誘餌機、電磁幹擾器、彈藥等組成——可（kě）產生致命和非致命殺傷效果。這些可以消耗的誘餌機或小型（xíng）無人機提供靈活性（xìng）,因為它們可以從任意組（zǔ）合的（de）陸、海、空、天資產部署和發射。模塊化也可能吸引其他供（gòng）應商提供產品,從而促進競爭,並開發多種（zhǒng）替代方案。

 

雖然製定（dìng）和規範任何程序的目的是把（bǎ）差異降到最低並允許可重複性,但有時候,程序本身變得極為複雜,致使我們迷失了最終目標。比如,我們需要審（shěn）核產品合格檢驗和認證程序,從而（ér）確定是否能更迅（xùn）速地利用AM技術製造出的部件和產品。這可能隻是一小步,要根除複雜能力係統過長的（de）開發時間(15~20年),還有很長的路（lù）要走。從“設定（dìng）的（de）和有限的”係（xì）統或組件壽命（mìng）,轉變到“充分適合於”某種應用和某段時間,這種概念上的轉（zhuǎn）變,也將有利於技術的迅速進步。認證程序應該基於AM部件的功能性和（hé）關鍵性來進（jìn）行,就（jiù）是說,並非（fēi）所有AM部件都需要經過嚴格的鑒定過程,我們可以為AM技術（shù）製造的（de）許（xǔ）多部件設定一個能接受的風險（xiǎn）等級,這樣才能有效利用AM技術帶來的機敏性。和模塊化的好處相似,以AM技術製造可消耗的無（wú）人機,可快速部署戰場,因此有潛力縮短開發時間（jiān）並節約資金,同時敢於（yú）采用新（xīn）技術。采用（yòng）AM迅速現場部署技術的另一個可行場（chǎng）合是（shì）衛星發射（shè）,將有（yǒu）效（xiào）減少發射成本,而發（fā）射成本是美國空軍太（tài）空司（sī）令部（bù）當前麵臨的一個主要（yào）問題。

 

這裏值得一提的是,一個係（xì）統在研（yán）發期間（jiān）,必須（xū）與早期研發過程中的發現緊密關聯,因為如果缺少與（yǔ）基礎研究關聯而獲得的知識,就（jiù）可能錯過某些技術插（chā）入機會。然而（ér）如果了解某（mǒu）些相關技術的成熟程度,我們就敢於在自己的采辦計劃中前瞻（zhān）規劃定期的技術更新,及時納入目前正在進行研發的這些技術。迄今得到的經（jīng）驗教訓表明,美國政府需要把（bǎ）握對相關界麵技術的技術控製和擁有權。

 

 

▲通過高度簡化和（hé）創新措施縮短研發周期，接受最終的風險，而換取采辦速度的加快，可有助於消除（chú）為保持技（jì）術（shù）優勢（shì）而越來越沉重的擔（dān）憂

 

 

AM技術與國家製造創新網絡

 

AM技術正（zhèng）被納入國防建設,與正在建立中的美國國家製造創新網絡(NNMI)同步前進。NNMI計劃最初由奧巴馬總統在2012年提議,他在其2013財政年度（dù）預算中為此增撥了10億美（měi）元經（jīng）費。對NNMI的設想是:在2024財年之（zhī）前,政府各部門要聯合建立總共15個製造（zào）創新研究所,這些政府部門包括（kuò）:國防部、能源部、商務部,和農業（yè）部。截至2015年,已成立（lì）8個研究所(國防部5個、能源（yuán）部3個)。國防部的5個研究所是:

 

·俄亥俄州楊斯頓的AM研究所;

 

·伊利諾伊州芝加哥的數字化製造與設計創新研究所（suǒ）;

 

·密歇根州底特律（lǜ）的輕質和現代金屬研究所;

 

·紐約（yuē）州羅切斯（sī）特的集成光電製造研究所;

 

·加州聖荷西（xī）的柔性混合電子製造創新研究所。

 

能源部的3個研究所被統（tǒng）稱為“清潔能（néng）源製造創新（xīn）研究所”,它們（men）是:

 

·北卡羅萊（lái）納州（zhōu）羅利的下一（yī）代動力電子製造創新研究所;

 

·田納西州諾克斯維爾的先進複合材料和結構材料製造研究（jiū）所;

 

·加州（zhōu）洛杉磯的清潔能源/智能製造創（chuàng）新研究所。

 

另有7個新的（de）研究所（suǒ）擬議（yì）在2016年成立(國（guó）防部1個、能源部2個（gè）、商務部2個、農業部2個（gè）),累（lèi）計總投（tóu）入（rù）為6.08億美元。2016年由國（guó）防部資助的機構（gòu）是馬薩諸塞州劍橋市的（de）革（gé）命（mìng）性纖維與紡織（zhī）製造業創新（xīn）研究所。能源部力爭在2016年獲得2.41億美元,以維持其現存的4個研究所（suǒ）,並成立2個新研究所。農業部（bù）請求得到8000萬美元,用於建立兩個高級生物製造和納米纖（xiān）維領域的研究（jiū）所（suǒ）。商務部國家標準與技術研究所申請在（zài）2016年創建2個研究所,探索先前沒有（yǒu）被選取的製造主題領域。

 

這些國家製造創新研究所正在從事的研究與開發（fā）,涉及許多領域,這部分是受軍事（shì）需求的影響。研（yán）究所的設置（zhì）由（yóu）政府資助,也受到由學術界、政（zhèng）府、產業界成員組成的顧問委員會支持。比如,空軍研究實驗室通過參與項目評審和技術工作組,以及通過參與機構指示的項目,來支持這些研究所的工作。

 

 

 

 

 

▲NNMI計劃最初由奧巴馬總統在2012年提（tí）議，他在其2013財政年度預算中為此增撥了10億美元經費

 

 

AM技術的未來機遇和挑戰

 

打印零件目前仍然主要依靠材料的（de）逐層堆積生成（chéng）3D結構。然而,新的（de）技術和使用領域不斷湧現。AM技術（shù）將來肯定會看到提供各種應（yīng）用選擇的大量企業（yè）,既有能（néng）提供高產工業打印機的大公司,也有專（zhuān）精某（mǒu）項獨特應用的小型初創公司。新興打印機公司和材料供應商之間加（jiā）劇的競爭促進了AM技術的應用,但（dàn）隨著大規（guī）模采（cǎi）用AM技術,材料的成本（běn）將始終（zhōng）是一個擔憂。有些討論在思考如何（hé）利用本地資（zī）源與資產,例如使用回收（shōu）材料,這種思考對於（yú）那些（xiē）需要遠程運送物資來打印（yìn）物件的邊遠地區,尤其相關。天然資源（yuán）,比如沙、粘土、有（yǒu）機物殘骸、可采收的海洋（yáng）物質等,也正被考慮用作（zuò）可（kě）選材料（liào）。

 

3D打印（yìn）出的結構尺寸越來越大,包括中國、意大利和（hé）美國,都已（yǐ）在製造低成本的模塊化建築物。這種大型結構（gòu）的逐層可調節建築物,被比作千年古老的金字塔——不僅規模雄偉壯觀,而且含有複雜的內部通道。雖然這些結構的規模非常了不起,但是要使AM成為“改（gǎi）變遊戲規則的革命性技（jì）術”,隻有提高基本建（jiàn）築塊體材（cái）料和打印機配置的功能（néng）性,才有希望促（cù）成最具革命性的（de）軍（jun1）事應用。一些前期工作已經證明,選取傳感器並置入打印結構來實現功（gōng）能“嵌入”,是向更先進3D打（dǎ）印裝置邁進的一步。促成電子產品導熱和導電性的材料(例如跡線（xiàn）、焊料等（děng）)利用納米成分(例如銀和碳納米管（guǎn）)的獨（dú）特（tè）性能,正在迅速發（fā）展。配方的發展導致了（le）呈（chéng）現剪切稀化（huà）的“油墨”,可適（shì）用於能在市場（chǎng）買到的、使用注油筒式打印的3D打印（yìn）機,也適用於由商用打印機改（gǎi）造的多（duō）打印頭、多材料印刷打印機。這些都（dōu）是向功能性產品——即由單（dān）一係（xì）統堆積多種（zhǒng）不同材料而（ér）製成——邁進的重要發展（zhǎn）。

 

政（zhèng）府部門在（zài）推進技術方麵,起著影響商業創新方向的作用。隨著先進材料和打印機係統的出（chū）現,我們也能期（qī）望看到越來越多完全是打印出來的無人機和機器（qì）人執行危險任務。AM紡織品領域（yù）的發展,有（yǒu）助於製造出軍用的生物監測智能纖（xiān）維織物,還可以打印按需設計的營（yíng）養,作為軍人夥食替代品。大規模打印的結（jié）構（gòu）,尤其是使用本（běn）土材料,適合用於救災和迅速建造軍營。

 

利用傳統上一直用於減材製（zhì）造的軟件（jiàn）來製作原創3D打印設計,依然存在（zài）著挑戰。現在,許多（duō）公司正在努力開發真正增材性質的軟件,即從白板一塊開始,而不是從全部填滿（mǎn）材料的板塊著手。隨（suí）著軟件（jiàn）的（de）發展（zhǎn）,生產原創設計需要的（de）實際時間,會成為快速樣機製造的一個限製因素。解決（jué）方案之一是（shì）對一個相似物件進行掃描（miáo）,形成文件,然後進行修改。或者,可以根（gēn）據一個部件編號或掃描物體（tǐ）進入一個儲（chǔ）存高分辨率文件的數據庫,進行挑選。

 

政府和（hé）軍方努力中的（de）一個首（shǒu）要挑戰,是有效地協調AM研發活動（dòng）。日益上（shàng）升的（de）擔憂是:高度（dù）官僚性質的國家（jiā）製造研究所和有關單位之（zhī）間普遍缺少共識與（yǔ）協作,正（zhèng）導致一種各自為陣的（de）零敲碎打性研發（fā）,造成努力重複和成（chéng）本（běn）升高,也削弱AM帶來（lái）的最終利益。一種補救措施是,建議用（yòng）嚴格但（dàn）靈活的（de）治理結構形式重（chóng）組所有AM活動,比如,在政府各（gè）部門設置中央AM領導人,其職責包括協調AM戰（zhàn）略和政（zhèng）策,並向所有計劃實施AM的各部門組（zǔ）織發布指導。具體建議由國防部（bù）部長辦公廳,尤其是其屬（shǔ）下的新興能力與原型設計辦公室來主（zhǔ）導這項改革和（hé）製定戰略願景,作為一（yī）項解決方案（àn）。因此,要想形（xíng）成真正的前進動力（lì）,需要隨著技術革新的（de）發展步伐,及時改革AM努力的目前結構,將之推向更具前瞻性思維的態勢。

 

 

 

 

▲為了擴大AM技術在軍事領域的戰略應（yīng）用，應該充分利用種類繁多的現（xiàn）有材料、日益發展的打印機技術和既定（dìng）的各種計劃，發揮這三者聯結所產（chǎn）生的合力

 

 

結　語

 

為了擴大AM技術在軍事領域的戰略應（yīng）用,應該充分利用種類繁多的現有材料、日益發展的打印機技術和（hé）既定的各種計劃(包括國家製造創新（xīn）研究所),發揮這三者（zhě）聯結所產生的合力,來實現全（quán）軍為長遠努力而規劃的願景。我們的目標,是（shì）隨著材料的發展(例如導熱/導（dǎo）電油（yóu）墨)和打印能力的提升(例（lì）如多材料打印),而（ér）推（tuī）動AM技術從（cóng）形式向功能（néng）發（fā）展,這種努力已初見成效。將AM技術納入軍事應用,對物流和後勤支援意義廣泛深遠,因為它能形成快速實地製（zhì）造能力。AM帶來的時間和成本節約效益,有可（kě）能（néng）徹底改變國防采辦流程,並重新界定（dìng）係統產品的（de）合格鑒定和認證過程（chéng）。因此（cǐ）,必須大力開（kāi）發AM技術（shù）應用,把握這（zhè）個機會,提升實施多元多域國防使命的機（jī）敏能力;跨出這一步,將有助於保障美國保持（chí）全麵優勢,從容應對國家安全麵臨（lín）的各種新現威脅。