美（měi）國《空天（tiān）力量雜誌》在其網站發表了代頓大學材料工程學博士阿曼達（dá）·希蘭德的文章,對當下（xià）大熱的增材製造技術在軍事領域的應用現狀及前景（jǐng）進行了深度分析與（yǔ）解讀。阿曼達·希蘭德是引信電子學與設計項目的首席研究員,負責美（měi）國（guó）空軍研究（jiū）實驗室彈藥部的“柔性電子與通用兵器製造”和“極端環境中的電子集成電路”項目。

 

 

▲AM技術能保障機敏性，它以快速而低（dī）廉的設計和製造，迅速產生出單一或多種原型（xíng）機件，滿足一係（xì）列任務需要，包括實（shí）地即時修理和更換部件（jiàn）

 

戰略機敏（mǐn）性（xìng）概念,以靈活、適變和（hé）速度為其屬（shǔ）性,藉（jiè）此來應對（duì）快速和意外（wài）變化帶來的挑戰。戰役機敏性也是這樣,其特征是針對特定的挑戰迅速生成多個應對方案,並能（néng）在不同的方案之間切換,由此應對新現的威脅。增材製造(以（yǐ）下簡稱AM,又稱3D打印)技術適時而（ér）生,正好能夠滿足戰略（luè）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（zé）的技術,即能最大限度地利用多域(陸地、天空、海上、太空、網絡)整合,從而生成巨大的（de）靈活（huó）性。正視現實,21世紀的防務（wù）挑戰不可能（néng）用單獨一個（gè）方案來解決,隻能依靠機敏性來提供多種對應（yīng）方式。飛速的變化（huà）既對那些滯（zhì）後落（luò）伍者構成難以逾越的障礙,也為那些機敏應變者帶來長久的優勢。我們雖不需要總是以最（zuì）快速度行動,但是保持這樣（yàng）的速度（dù）選擇,就能減少（shǎo）對手的反（fǎn）應機會。AM技術（shù）能保障機敏性,它（tā）以快速（sù）而低廉的設計（jì）和製造,迅速產（chǎn）生出單一或多種原型機件,滿足一係列任務需要,包括實（shí）地即時修理和更換部件。我們把3D打印設備和材料預置或投放於各戰略地點——包括陸地、海洋、太空——就形成按需生產機件的能力,從（cóng）而縮短（duǎn）設計和裝配這兩個階段的（de）製造周期。有充分的理由相信,AM技術有潛力支持美國（guó）眾多麵向的國（guó）防使命（mìng）,同時生成長（zhǎng）遠的成本節約效益（yì）。

 

 

 

▲為了實（shí）現多域整合（hé）效果，美（měi）國空軍研究（jiū）實驗室（shì）正積極將AM技術應用於各種領（lǐng）域

 

AM技術在軍事領域（yù）的發展

 

美國正在大（dà）力（lì）振興工業製造業,其（qí）中的一項努力是大力拓展AM技術所具（jù）備的有效設計複製和快速樣機製造能力。例如,《沃勒斯2015年報告（gào）》稱,AM工業自1995年以來有了巨大發展,最初的市場規模為2.95億美元,在2014年（nián）估計達到41億美元。工（gōng）業3D打印機製造商也從1995年的15家增加了兩（liǎng）倍多,如（rú）今在13個國家有49家公司,共售出12850套係統,每套係統價值5000美元到50萬美元不等。使用AM技（jì）術的主要產業,按從大到小的順序排列,有工/商業機械(17.5%)、消費產品（pǐn）/電子產品(16.6%)、汽車(16.1%)、航空航天(14.8%)、醫療/牙科（kē）(13.1%)、學（xué）術（shù）機構(8.2%)、政府/軍事（shì）(6.6%)、“其他”產業如油、氣、商用（yòng）產品(3.9%)、及建築業(3.2%)。雖然（rán）根據這份報告,政府/軍界（jiè）對（duì）AM技術和產品的使用僅占統計總值的6.6%,但這比之前2014年的數據增長了1.2%。

 

軍隊每個軍種以（yǐ）及大部分供應（yīng）基地（dì）和軍械庫,都在（zài）進行（háng）獨立的AM開（kāi）發努力和上馬項目。軍種之間也（yě）有重大合作,所有合（hé）作（zuò）項目已在過去兩年內啟動或加強,投（tóu）資也（yě）在持（chí）續增加。

 

為了實現多域整合效果,美國空軍研究實驗室設在佛羅裏達州埃格林空軍基地的彈藥部,正與設在（zài）俄亥俄州（zhōu）萊特-帕特森空軍基地的材料（liào）與製造部（bù）及傳感（gǎn）器（qì）部緊（jǐn）密（mì）合作,積極將AM技術應用於各種領域,例如,開（kāi）發用於機艙有限空間的靈活及模塊化武器、目標變換、共形情報監視偵察,以及柔性電子（zǐ）器件。AM技術應用在這些目標領域的逐步成熟,將有助於提高作戰能力,不僅提升小型武（wǔ）器的殺傷力,並降低關鍵部件補充和（hé）更（gèng）新所需的時間和費用。

 

“柔性（xìng）電（diàn）子器件和通用軍械製造”(FLEGOMAN)計劃（huá）從全盤著眼,研（yán）發AM技術,用以製造將裝入典（diǎn）型彈藥的多種部件和材料,包括（kuò）金屬外殼、用於電子追（zhuī）蹤和（hé）電容器的新型導電“油墨”、能與打印兼容的改良含能材料配方,等等。直接打印電子器件的好處之一是:比用常規技術加工的電子產品能更（gèng）有效地利（lì）用（yòng）空間,也減少（shǎo）浪費。

 

空軍理工學（xué）院也運用AM技術完成了小比例侵入機的概念驗證設（shè）計。這種新穎的設（shè）計包括複雜的內部蜂（fēng）窩特征（zhēng）,而傳統的減材製造技術無法實（shí）現這（zhè）種特征。他們在設計過程中納入（rù）了一種稱為“拓撲優化”的方法,生成了應力分布（bù）最優化的戰略（luè）構架,從而減少結構（gòu）總重量。為了增加強度,他們正在進行金屬成分（fèn）和後加工熱處理方麵的完善努力。

 

在FLEGOMAN計劃下,有關課題組與美國陸（lù）軍設在（zài）新澤西州皮卡汀尼軍工廠（chǎng）的軍備研發及工程（chéng）中心協作,用AM成功製造出引爆裝置。該軍工廠的科研一向重視電（diàn）子打印技術,現已能（néng）噴墨打印（yìn）和絲網打印出彈（dàn）藥天線、引（yǐn）信元件和電（diàn）池。運用AM技術,課題組嚐試了一係列非傳統但極有前途（tú）的選用材料,包（bāo）括金屬納米顆（kē）粒。這些（xiē）新型製造技術和材料有潛力超越傳統製造設備的性（xìng）能,同時享有AM技術帶來的物流（liú）靈活性。

 

陸軍設在阿（ā）拉巴馬州（zhōu）亨茨維爾市的航空和導彈研發與工程中心(AMRDEC)正在（zài）研製相關的工具和程序,以推進導彈（dàn）結構（gòu）及部件的拓撲優化狀態。拓撲優化是一個設計過程,從中產生的結構（gòu）能用最少的（de）物料來達到理想的性能,例如最大剛度、預定的自然頻率,和優化的（de）熱流量。AMRDEC中心計劃將合理（lǐ）簡化這個優化/設（shè）計過程（chéng）,改進輕質蜂窩結構,納入構造方麵的考（kǎo）慮,展現（xiàn）優化（huà）的導彈（dàn）結構（gòu）。該中心通過多個科技（jì）項目（mù）與設（shè）在賓州霍（huò）薩姆的材料科學公司（sī）、桑迪（dí）亞國家實驗室,以及匹茲堡大學合（hé）作。該中心將在2017年建成一個新AM設施,專門用於開展這些科研項目,培訓AMRDEC人員,推進AM技術對（duì）航空和（hé）導彈的（de）應用。

 

海軍也一直積極利用近來突飛猛進的AM技術。作（zuò）為早期采用者,海軍在過去的（de）二十（shí）年裏已（yǐ）經使用了幾（jǐ）代的AM技術來加快樣機研發。最近幾年來,海（hǎi）軍探索如何應用AM技術來解決陳舊部件替換問題。往往,在某（mǒu）係列艦船或潛艇研發期間製造的部件,原廠家早已停止生產,或者已不複存在,這種（zhǒng）情況導致了耗資而漫長的采辦,有些艦船（chuán）因此而無法出航。在海軍的各艦隊（duì）戰備（bèi）中心和區域維修中（zhōng）心,他們正以許多方式利（lì）用AM技術,既省時省錢,又保障艦隊戰備。海軍改善戰備狀態的願（yuàn）望正在（zài）海上得到檢驗。為了利用AM技術隨時（shí）直接生產（chǎn）零件,而不隻是生產原型機件,海軍研究局一直在尋求與業界合作,這種合（hé）作夥（huǒ）伴（bàn）關係對於保證AM技術生產的部件符合材料和艦隊的要求,至關重要。海軍武器（qì）部門（mén）也積極尋求運用AM技術,來解決美國能量製造基礎（chǔ）日益縮小的問題,並利用AM技術的獨特性（xìng）來（lái）改善裝（zhuāng）備（bèi）性能並加強安全性,同時縮短在艦隊安裝新能量係統的時間。

 

AM技術不僅在陸地找到了用途,現在也進入（rù）了太空（kōng）。美國國家航空航天局(NASA)馬歇爾太空飛行中心(MSFC)在2014年9月向國際空間站發送了第一台3D打印機,用於測試塑料材料。第二（èr）台3D打印機在2016年4月送往（wǎng）國際空間站。除了真（zhēn）正在太（tài）空打印之外,NASA-MSFC也根據3D掃描與AM相結合的一體化製造過程進行逆向仿製,以縮（suō）短從設計到製造的開發周期時間。在NASA設在加州帕薩德納的噴氣推進實驗室,創新先進概（gài）念課題組開發出一個兩維（wéi）傳感（gǎn）器。該傳感器本質上是一張帶（dài）有印刷電子元件的透明塑料片,有人建議用它來收集太空或行（háng）星大氣層的環（huán）境數據。

 

 

▲美國國家航空航天局馬歇爾太空飛（fēi）行中心在2014年9月向國際空間站發送了第一台3D打印機，用於測試塑料材（cái）料

 

AM技術在軍隊物流（liú）與後勤支援中的（de）應用

 

位（wèi）於俄克拉（lā）荷馬州廷克空軍基地、佐治亞州羅賓斯空軍基地,以及猶他州希（xī）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——從最先進的飛機到直升機——提（tí）供基地級大修維護、供（gòng）應鏈（liàn）運作（zuò）管（guǎn）理,甚（shèn）至安裝支援。對於空中力量後勤支援使命而言,現（xiàn）在時機已經成（chéng）熟,可以直接把業界成熟的AM技術能（néng）力運用到空軍（jun1）後（hòu）勤物流運作的幾乎每個方麵。然（rán）而,在深入探討具體例子之前,我們必須首先（xiān）考慮物流和後勤（qín）支援都包含什麽任務。從廣義上說,“物流”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（bāo）括物資和人員的獲得、配送、維持和更換（huàn）。國防（fáng）部對“後勤支援”的定義是:供（gòng）應為維持和（hé）延長作戰行動所必需的物流（liú）和人員服務,直到行動圓滿完成（chéng）。

 

將來,基本物流運行也許要經常調整方向,為前哨站點（diǎn）供給物資,用於直（zhí）接在當地加（jiā）工部件而滿足緊急需要,同時也節省時間和資金。“空軍未來作（zuò）戰概念（niàn）”文件（jiàn）就描述了這樣的未來情景,其（qí）想象的做法是空投一（yī）個集裝箱的聚合（hé）物材料,讓孤立的哨所自己直接3D打印部件。在空（kōng）投（tóu）物資最終成功（gōng）送達時,打印所需（xū）部件的文件資料也通過一個安全的（de）太空鏈接傳送過來,打印機在幾小時之（zhī）內就能製造出關鍵（jiàn）的部件,而不用數天（tiān）時間,在其過程中也（yě）節（jiē）省（shěng）數百萬美元。這種做法將為美國國防事業帶來非對（duì）稱優勢,因此激發出有關各界對AM的極大熱情。還（hái）有許多其它例子,都設想如何（hé）利用AM來革新物（wù）流、後勤支援、采辦,和武器研發。將AM技術應用到物流（liú）和後勤支援中,將創造三個機會（huì）:

 

•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轟炸機等古（gǔ）董飛機正在老化,經常隨時需要更換部件（jiàn）,而這些部件可能幾十年（nián）前早已停（tíng）產。三維激光測繪和其（qí）它技術可用來精確仿造現有的部件。

 

•可對（duì）現有零部件進（jìn）行設計改進然後（hòu）再製造出定（dìng）型部件。俄克拉荷馬城空軍後勤綜合中心的克裏斯蒂安·奧利維羅（luó）博士說:“在你即將對（duì）定型部件（jiàn）開始機加工之前,你（nǐ）還可以先打印五次塑料樣品,確保它（tā）的幾何形狀、誤差、接口都準確無誤,然後（hòu）才加工出最終的部件。”

 

•可用AM技術根據（jù）實地需要打印備品備件,從而減少不必要的部件購買和部件庫存。然（rán）而,要將這種新流程納入（rù）供應基地的維護運作,需（xū）要一（yī）個實施和管理的學習過程。比（bǐ）如,發動機的部件更換目前是經由購買、發送到場、登記入庫,和按需取用這樣一個流程。但未來,這些備（bèi）品備件可以根據需要在戰地或者在維修和大修場地直接打印,因此消除了預（yù）置各種備品備件的需要。

 

國防部專門設立了一（yī）個維（wéi）護作業（yè）增材（cái）製造(AMMO)工作組,充分表明國防部與業界合作的意願:製定一體化的國防部綜合戰略願景,推動AM技（jì）術合作（zuò）的戰術（shù）實施,以支援國防部的全球武器係統維護計劃。該AMMO工作組的活動包括:製定國防部部長辦公廳指導（dǎo）性建議,選擇和排序AM技術（shù）的應用機會,協調和規範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》。

 

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

 

上述航空和（hé）導彈研發與（yǔ）工程中心正與科珀斯·克裏斯蒂陸軍供（gòng）應基地合作,探索將激光AM技術用於對“儲存、分析、失（shī）效評定和回收”設施內現存的高價值（zhí）航（háng）空資產進行修複、回收和再用,並分析其中的受益情況。AM技術將被用來演示（shì）對目前無法使用傳統製造方法（fǎ）加以修複的陸軍航空資產的（de）維修（xiū）。項（xiàng）目目標包括（kuò）:縮短部件更換的先期采辦時間,降低對操作與支援以及戰備有負麵影響的成本,製定對備用部件的合格修（xiū）理程序。

 

 

▲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（chéng）

 

AM技術（shù）能（néng）否徹底革新采辦程序

 

通過高度簡（jiǎn）化和（hé）創新措施縮短研（yán）發周期,接受最終的風險,而換取采辦速度的加快,可有助於消除為（wéi）保持技術優勢而越來越沉重的擔憂。在（zài）采辦領（lǐng）域的這樣一種機敏性,可稱為“流程機敏性（xìng）”。建設流（liú）程機敏性的努力,我們在采（cǎi）辦改革中已（yǐ）經看到,其目的是把科技、采辦和需求進行無縫融合,以改進整體能力發展。然而,這（zhè）項努力至今（jīn）未見成功。美國空軍最新的重點（diǎn）努力中包括（kuò）更多的“樞軸點（diǎn）”,或者說對某些項目（mù）做出改變或放棄的決定,還包括加速製造樣機的流程,目的是通過探索（suǒ）創新運作概念來推動（dòng）新技術的應用。我們可以設想,由於（yú）AM技術的實際應用,未來的采辦流程將精（jīng）簡到極致,直接將（jiāng）購得（dé）的3D打印機、原材料和技術文件發送到戰地,在現場打印戰車和（hé）其他係統。如果這種流程取得成功,可能（néng）徹底革（gé）新采辦速度。

 

在設計新（xīn）係統的同時,我們務必要意識到,我們的對手也在進行現代化,也在努力對抗我（wǒ）們的技術,因此,預測新生（shēng）威（wēi）脅並（bìng）規劃應對之策必須是研發過程的一部（bù）分。為規劃及時插入新技（jì）術,方法之一是（shì）使用模塊化結構,這種結構由能（néng）被快（kuài）速更新的可分離部件組成。用AM技術生產相對簡單的自主（zhǔ）駕駛車輛和係統,成（chéng）本較低（dī）而（ér）且有（yǒu）模塊化選擇,因此蘊藏著戰略和戰役上的機會,允（yǔn）許美（měi）軍在高度抗衡（héng）的環境中靈敏地執行全球精確打擊任務。許多這類（lèi）資產都采用了模（mó）塊（kuài）化平台——由傳（chuán）感器、誘餌（ěr）機、電（diàn）磁幹擾器、彈藥等組成——可產生致命和非致命殺傷（shāng）效果。這些可以消耗的誘餌機或小型（xíng）無人機提供（gòng）靈活性,因為它們可以從任（rèn）意組合的陸（lù）、海、空、天資產部署和（hé）發射。模塊化也可能吸引其他供應商提供（gòng）產品,從而促（cù）進競爭,並（bìng）開發多種（zhǒng）替代方案（àn）。

 

雖然製定和規範任何程序的目的是把差異降到最低（dī）並允許可重複性,但有時候,程序本身變得極為複雜（zá）,致使我們迷（mí）失了最（zuì）終目（mù）標。比如,我們需要審核產品合格檢驗和認證（zhèng）程序（xù）,從而確定是否能更迅速地利用AM技術製造出的部件和產（chǎn）品。這可能隻是一小步,要根除（chú）複雜能（néng）力係統過長的開發時間(15~20年),還有很長的路要走（zǒu）。從“設定的和有（yǒu）限的”係統或組件壽命,轉變（biàn）到“充分適合於”某種應用和某段時間,這（zhè）種概念上（shàng）的轉變,也將有利（lì）於技（jì）術的迅速進步（bù）。認證程序應（yīng）該（gāi）基於AM部件的功能性和關鍵性（xìng）來進行,就是說,並非所有AM部（bù）件都需要經過嚴格的鑒定過程,我們可以為AM技術製造（zào）的許多部件設定一（yī）個能接受的風險等級,這樣才（cái）能有效（xiào）利用（yòng）AM技術帶來（lái）的機敏性。和模塊化的好處相似,以AM技術製造可消（xiāo）耗的無（wú）人機,可快速部署（shǔ）戰場,因此有潛力縮短開發時間並節約資（zī）金,同時敢於采用新技術。采用AM迅速現場部署（shǔ）技術的另一個可行場合是衛星發射,將有效減少發射（shè）成本,而發射成本是（shì）美國空軍（jun1）太空司（sī）令部當前麵臨的一個主要問題。

 

這裏值得一提的是（shì）,一個係統在研發期間,必須與早期研發過程中的發現緊密關聯,因為（wéi）如果缺少與基礎研究關聯而獲（huò）得的知（zhī）識,就可能錯（cuò）過某些技術插入機會。然而（ér）如果了解某（mǒu）些（xiē）相關技術的成熟程（chéng）度,我們就敢於在自己的采辦計劃中前瞻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。迄今得到的經驗教訓表明,美國政府需要（yào）把握對相關界麵技術（shù）的技術控製和（hé）擁（yōng）有權。

 

 

▲通過高度簡化（huà）和創新（xīn）措施縮短研發周期，接受最終的（de）風險，而換取采（cǎi）辦速度的加快，可有助於消除為保持技術優（yōu）勢而（ér）越來越沉重的擔憂

 

 

AM技術與國家製（zhì）造創新網絡（luò）

 

AM技術正被納入國防建設,與正在建立中的美國國家製造創新網絡(NNMI)同步前進（jìn）。NNMI計劃最初由奧巴馬總統在2012年提議,他在（zài）其2013財政年度預算中為此增撥（bō）了10億美元（yuán）經費。對（duì）NNMI的設想是:在2024財年之前,政府各部門要聯合建立總共15個製造創新研究（jiū）所（suǒ）,這些（xiē）政府部門包括:國防部、能源部、商務部（bù）,和農業部。截至2015年,已成立8個研究所(國防部5個、能源部3個)。國防部的5個研究（jiū）所是:

 

·俄（é）亥俄州楊斯頓的AM研究所;

 

·伊利諾伊州芝加哥的數（shù）字化製造與設計（jì）創新研究所;

 

·密歇根州底特律的輕質和現代金屬研究所;

 

·紐約州羅切（qiē）斯（sī）特的集成光電製（zhì）造（zào）研究所;

 

·加州聖荷西的柔性混（hún）合電子（zǐ）製造創新研究所。

 

能源部的3個研究所被統稱為（wéi）“清潔能源製造創新（xīn）研究所”,它們是:

 

·北卡羅萊（lái）納州羅利的下一代動力電子製造創新（xīn）研（yán）究所;

 

·田納西（xī）州諾克斯維爾的先進（jìn）複合（hé）材（cái）料和結（jié）構材料製造研究所;

 

·加州洛杉磯的清（qīng）潔能（néng）源/智能製造創新研究所（suǒ）。

 

另有7個新的研究所擬議在2016年成立(國防部1個、能源部2個（gè）、商務部2個、農業部2個),累計（jì）總投入為6.08億美元。2016年由國防部（bù）資助的機構是馬薩諸塞州劍橋市的革命性纖維與紡織製造業創新研究（jiū）所。能源部力爭在2016年獲（huò）得2.41億美（měi）元,以維（wéi）持其現（xiàn）存的4個研究所,並成立2個新研究所。農業部請求得到8000萬美元,用於建立兩個高級生物製造和納米纖維領域（yù）的研（yán）究所。商務部國家標準（zhǔn）與技術研究所申請在2016年創建2個研究所,探索先前沒有被（bèi）選取的製造（zào）主題領域。

 

這些國家（jiā）製造（zào）創新研究所正在從事的（de）研究與開發（fā）,涉及許（xǔ）多領域,這部（bù）分是受軍事需求的影響。研究所的（de）設置由政府（fǔ）資助,也受到由學術界、政（zhèng）府、產（chǎn）業界成員組成的顧問委（wěi）員會支持。比如,空軍（jun1）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（mù）,來（lái）支持這（zhè）些研究所（suǒ）的工作（zuò）。

 

 

 

 

 

▲NNMI計劃最初由奧巴馬總統在2012年提議（yì），他在（zài）其2013財政年（nián）度預算（suàn）中為此增撥了（le）10億美元（yuán）經費

 

 

AM技（jì）術的未來機遇（yù）和挑戰

 

打（dǎ）印零件目前仍然主要依靠材（cái）料的逐層（céng）堆積生成3D結構。然（rán）而,新（xīn）的技術（shù）和使用領域不斷湧現。AM技術將來肯定會看到（dào）提供各種應用選擇（zé）的大量（liàng）企業,既有能提供高產工業打印機的大公（gōng）司,也有專精某項獨特應用的小型初創公司。新興打印機（jī）公司和材料供應商之間加劇的競（jìng）爭促進了AM技術的應用,但隨著大規模采用AM技術,材料的成本將始終是一個擔憂。有些討論在思考如何利用本地資源與資產,例如使用回收材料,這種思考（kǎo）對於那些需要遠程運送物資來打印物件的邊遠地區,尤其相（xiàng）關。天然資源,比如沙、粘土、有機物殘骸、可采收的海洋物質等（děng）,也正被考慮用作可選材料。

 

3D打印出的結構尺寸越來越大,包括中國、意大利和美國,都已在製造低成本的模塊（kuài）化建築物。這種大型結（jié）構的逐層可調節建（jiàn）築物,被比（bǐ）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（dào）。雖然這些結構的規模（mó）非常了不起,但是要使AM成為“改變遊戲規則的革命性技術”,隻有提高基本建築塊體材料和打印機配（pèi）置的功（gōng）能性,才有希望促成最（zuì）具革（gé）命性的軍事應用。一些（xiē）前期工作已經證明,選取傳感器並置入打（dǎ）印結構來（lái）實現（xiàn）功能“嵌入”,是向更先進3D打印裝置邁進的一步。促成電子產品導熱和導電性的材料(例如跡線、焊料等)利用納米成分(例如銀和碳納米管)的獨特性能,正在迅速發展。配方的發展導致了呈（chéng）現剪切稀化的（de）“油墨”,可適用於（yú）能在市場買到的、使用注（zhù）油筒式（shì）打印的3D打印機,也適用於由商用打印機改造（zào）的多（duō）打（dǎ）印頭、多材料印刷打印機。這些都是向功（gōng）能性產品——即由單一係統（tǒng）堆積多種不同材料而製成——邁進的重要發（fā）展。

 

政府部門在推進技術（shù）方麵,起著影響商業創新方向的作用。隨著先進材（cái）料和打印機係（xì）統的出現,我們也能期望（wàng）看到越來越多完全是打印出（chū）來（lái）的無人機和機器人執行危險任務。AM紡織品（pǐn）領域的發展,有助於製造出軍用的生物監測智能纖維（wéi）織物,還可以打印按需設計的（de）營養,作為軍人夥食替代品。大規模打印的結構,尤其是使用本土（tǔ）材料,適合用於（yú）救災和迅速建造軍營（yíng）。

 

利用傳（chuán）統上一直用於減材製（zhì）造的軟件來製作原創3D打印設計,依然存在著（zhe）挑戰。現在,許多公司正在努力開發真正增（zēng）材性質的軟件,即從白板一塊開始,而不（bú）是從（cóng）全部填滿材料的（de）板塊著手。隨著軟件的發展,生產原創設（shè）計需要的實際時（shí）間,會（huì）成為快速樣機製造的一個（gè）限製因素。解決方案之一是對一個相似物件進行掃描,形成文件,然後進行修（xiū）改。或者,可以根據一個部（bù）件編號或掃描物體進入一個儲存高分辨（biàn）率（lǜ）文件的（de）數據庫,進（jìn）行挑選。

 

政府和軍方努力中的一個首要挑戰,是有效（xiào）地協調AM研發活動。日益上升的擔（dān）憂是:高度官僚性質的國家製造研（yán）究（jiū）所和有關單位之間普遍缺少共識與協（xié）作（zuò）,正導致一種各自為陣的（de）零敲碎打性研發,造成努（nǔ）力重複和成本升高,也（yě）削弱AM帶來的最終利益。一種（zhǒng）補救措施是,建議用嚴格但（dàn）靈活的治理結構形式重組所有AM活動（dòng）,比如,在政（zhèng）府各部門設置中央AM領導人,其（qí）職責（zé）包（bāo）括協調AM戰略和政策,並向所有（yǒu）計劃實施（shī）AM的各部門組織發布（bù）指導。具體建議由（yóu）國（guó）防部部長（zhǎng）辦公廳,尤（yóu）其是其屬下的新興能力與原型設計辦公室來主（zhǔ）導這項（xiàng）改革和製定戰略願景,作為一項解決（jué）方案。因此,要想形（xíng）成真正的（de）前（qián）進動力,需要隨著技術（shù）革新的發展步伐,及時改革AM努力（lì）的目前結（jié）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（zhàn）略應用，應該充分利（lì）用種類繁多（duō）的現有材料、日益發展的打印機技術和既定的各種計劃，發揮這三（sān）者（zhě）聯結所（suǒ）產生的合力

 

 

結　語

 

為了擴（kuò）大AM技術在軍事領域（yù）的戰略應用,應該充分利用種類繁多的現有材料、日益發（fā）展的打印機技術（shù）和既定的（de）各種計劃(包括（kuò）國家製造創新研究所),發揮這三者聯結所產生的合力,來（lái）實現全軍為長遠努力而規劃的願景（jǐng）。我（wǒ）們的（de）目標,是隨著材料的發展(例如導熱/導電油墨)和打印能力的提升(例如多（duō）材料（liào）打印),而推動AM技術從形式向功能發（fā）展,這（zhè）種努力已初見成（chéng）效。將AM技術納入軍事應用,對（duì）物流和後勤支援意義廣泛深遠,因為（wéi）它能形成快速實地製造能力。AM帶來的時間和成本節約效益,有可能徹底改變（biàn）國防（fáng）采辦流程,並重新界定係統產品的合格鑒定和認證過程。因此,必須大力開發AM技術應用,把握（wò）這個機會,提（tí）升實施（shī）多元多域國防使命的機敏能力;跨出這一步,將有助於（yú）保（bǎo）障美國保（bǎo）持全麵優勢,從（cóng）容應對國家安全（quán）麵臨的（de）各種新現威脅。