“鷹獅”戰(zhàn)機(jī)靠近機(jī)尾的淺色零件使用3D打印技術(shù)制造。 圖片來源 瑞典薩博公司

3D打印技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用前景被普遍看好。前不久，瑞典軍工企業(yè)薩博公司把3D打印部件安裝到其“鷹獅”戰(zhàn)機(jī)上，成功完成了飛行測(cè)試。相關(guān)技術(shù)成熟后，借助3D打印在前線快速生產(chǎn)出來的零部件將大規(guī)模用于修復(fù)戰(zhàn)損，確保主戰(zhàn)裝備不下火線。

薩博公司表示，這次測(cè)試動(dòng)用了一架雙座型JAS-39D“鷹獅”戰(zhàn)機(jī)，實(shí)驗(yàn)部位是該機(jī)后機(jī)身上的一個(gè)艙門。艙門部件由代號(hào)PA2200的尼龍聚合物制成，100%通過增材制造（3D打印的另一種表述）成型。這也是該公司第一次“打印”戰(zhàn)機(jī)外部結(jié)構(gòu)件。

薩博公司近年來一直嘗試用3D打印技術(shù)制造飛機(jī)零件，但從未涉及機(jī)身外部結(jié)構(gòu)。過去4年間，該公司的增材制造業(yè)務(wù)小組積極探索用3D打印零件修復(fù)戰(zhàn)斗損壞部位的可行性。在接受美國“戰(zhàn)區(qū)”網(wǎng)站采訪時(shí)，“鷹獅”戰(zhàn)機(jī)項(xiàng)目經(jīng)理哈坎·斯塔克表示，“飛機(jī)降落后，對(duì)艙門的初步檢查結(jié)論是‘非常正面’的，以肉眼觀察，替換部件沒有顯著變形?！?/p>

“這意味著維修人員可以現(xiàn)場(chǎng)獲得備件，不再需要拿其他飛機(jī)的零件‘拆東墻補(bǔ)西墻’?！彼顾搜a(bǔ)充道，“有助于減少冗長(zhǎng)維修過程導(dǎo)致的作戰(zhàn)時(shí)間損失。”

瑞典非常重視高技術(shù)兵器的戰(zhàn)時(shí)生存能力，要求它們能夠在僅有最低限度的基礎(chǔ)設(shè)施和戰(zhàn)備資源的前提下堅(jiān)持作戰(zhàn)，遍布全境的野戰(zhàn)機(jī)場(chǎng)乃至能起降飛機(jī)的高速公路，都是這種思想的產(chǎn)物。由此不難理解，這個(gè)國家為何對(duì)3D打印軍用化傾注如此大的熱情。根據(jù)設(shè)想，技術(shù)人員可以現(xiàn)場(chǎng)掃描需要更換的部件，快速打印出原件的復(fù)制品，再安裝到飛機(jī)上。有了這種模式，后勤部門就不再需要攜帶大量零部件奔赴前線，大大降低了機(jī)動(dòng)部署的難度。

一般來說，軍用飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件和外部覆蓋件外形尺寸偏大，但造型相對(duì)簡(jiǎn)單，適合用3D打印來復(fù)制。最新一次測(cè)試的艙門，其安裝位置靠近機(jī)載箔條和曳光彈投放系統(tǒng)，在日常使用中比較容易損壞。就技術(shù)而論，這并非最難打印的部件，最新的測(cè)試也證明，不需要提前建模仍然可以掃描某個(gè)零件，將復(fù)制品快速裝上飛機(jī)，后者即可升空繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。

在“鷹獅”帶著3D打印的艙門上天之前，后者接受了徹底的測(cè)試，以證明它的環(huán)境適應(yīng)性。例如，吸力測(cè)試旨在驗(yàn)證艙門可以自始至終牢靠地附著在機(jī)身上，不至于飛到半路忽然脫落。薩博公司還說，測(cè)試戰(zhàn)機(jī)這次沒超過音速，但超音速飛行不會(huì)有問題。

最新的測(cè)試凸顯了PA2200聚合物的可靠性，其他材料同樣可以用于修復(fù)戰(zhàn)損。薩博公司稱，3D打印成品的外部尺寸最大可達(dá)3×3米，但目前只能生產(chǎn)60×60厘米的零件。事實(shí)上，該公司為瑞典本國和巴西生產(chǎn)的新一代“鷹獅”E型已經(jīng)用上了3D打印的機(jī)身結(jié)構(gòu)件。下一步，技術(shù)團(tuán)隊(duì)會(huì)嘗試制造更大更復(fù)雜的零件，并將覆蓋范圍延伸到至關(guān)重要的機(jī)翼部位；無疑，這需要更廣泛、更專業(yè)的測(cè)試來驗(yàn)證此類產(chǎn)品的物理強(qiáng)度及環(huán)境適應(yīng)能力。

總體來說，這個(gè)項(xiàng)目的潛在收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)先投入的資源。據(jù)薩博公司預(yù)測(cè)，3D打印不僅能減少被復(fù)制零件的重量，還可以縮短產(chǎn)品交付周期，甚至減少60%的成本。該公司還透露，“高度復(fù)雜的機(jī)載子系統(tǒng)”眼下也有3D打印版本，相關(guān)領(lǐng)域尚處在嚴(yán)格保密狀態(tài)。

薩博公司對(duì)“戰(zhàn)區(qū)”網(wǎng)站表示，已經(jīng)有裝備“鷹獅”的外國客戶看到了3D打印技術(shù)的潛力。該公司還提出了一種基于集裝箱的“3D打印車間”，每個(gè)“車間”只對(duì)應(yīng)兩名操作員，他們不需要經(jīng)過特別的培訓(xùn)就能上崗。

如果客戶不愿遵循掃描-打印-安裝這個(gè)流程，薩博公司還承諾提供“按需打印”模式——從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取所需部件的技術(shù)參數(shù)，然后在集裝箱打印車間中制造出成品。

該公司對(duì)不同種類的替換部件有不同的性能預(yù)期。模擬計(jì)算顯示，一個(gè)3D打印的替代品可能只需要為10到15次飛行服務(wù)，其根本意義在于“讓飛機(jī)留在任務(wù)列表中”，堅(jiān)持到工廠制造的正規(guī)替代件到達(dá)。目前，薩博公司將注意力集中在因?yàn)椴划?dāng)操作或日常磨損而失效的部件上，還需要進(jìn)行幾輪額外的測(cè)試，才能決定是否將其部署到作戰(zhàn)場(chǎng)景當(dāng)中。

最終，3D打印技術(shù)會(huì)被用于修復(fù)被擊傷后返回基地的戰(zhàn)機(jī)。經(jīng)常在高威脅環(huán)境下出動(dòng)的機(jī)型，特別是低空支援飛機(jī)及各種直升機(jī)，有望成為這項(xiàng)技術(shù)的首批受益者?，F(xiàn)地快速生產(chǎn)維修零件的能力，必將對(duì)空中力量遠(yuǎn)程部署的方式產(chǎn)生重大影響。