美国海陆空三军：要大面积应用3D打印来维修武器零件

△美国国防部

南极熊发现，2019年10月17日，美国防部发布了公开版的《有关国防部利用增材制造技术进行零部件维护保障的审查》（audit the dod's use of additive manufacturing for sustainment parts）报告。该报告旨在对美国防部增材制造技术的应用成效进行评审，以核查美国防部利用增材制造技术进行武器装备维护保障工作的执行情况，并对后续推广增材制造技术应用提出建议。
△audit the dod's use of additive manufacturing for sustainment parts 目录介绍

中国的军事武器，也同样存在大量的维护修复需求，使用3D打印技术可以有很多的优势：低成本、快速响应、制造已经不再生产的零件等。文件下载
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美国《2017财年国防授权法》参议院报告中提出“美国防部应大力推进增材制造能力发展，以提高作战维护保障的效率及可持续性”。该项工作由美国防部负责研究与工程的副国防部长办公室下设的负责管理制造业与工业基地的助理国防部长办公室负责落实，并向美国防部负责研究与工程的副部长汇报。

美国海军应用增材制造的进展
截至2019年1月，美国23个海军基地正在使用3D打印机来增加武器维护能力。这些基地包括维修站和作战中心。此外，海军正在舰船上使用3D打印机。例如，西南舰队战备中心的工程人员和后勤人员正在使用3D打印机来解决很多问题，例如经常需要更换或经常损坏的昂贵的零件。海军使用3D打印机进行研发和制作工具以及打印一些很难找到的零件。 美国空军已经确定使用3D打印机来生产飞机零件， 美国海军已经确定使用3D打印机来生产船舶和潜艇零件。海军作战官员表示，生产3D打印工具不需要事先批准。

美国空军应用增材制造的进展
截至2019年2月，至少有35个美国空军基地正在使用3D打印机，大幅度降低了过时零件的生产成本。这35个基地包括维护仓库、工程指挥和研究设施。空军正在集中精力在低风险零件上，例如支持设备，工具和非关键武器系统组件，希望可以建立基础，使3D打印能够扩展到更关键的部位。空军生命周期管理中心，产品支持工程部和空军研究实验室正在进行对3D打印的制造能力进行研究。此外，空军倒车工程和关键工具（REACT）实验室是反向工程部件用3D打印机生产零件和工具。空军跟踪生产的零件，以及等待批准的零件，存储在带有访问权限数据库和Excel电子表格。需要工程师和其他主题专家，审核批准使用3D打印生产的零件。
△2019年9月，美国空军使用3D打印生产了三架C-17 Globemaster III飞机的（C-17）冷却风道。 这些冷却风道使得交货时间缩短了9个月，并可能在20年的服役中节省1200万美元。

美国海军陆战队应用增材制造的进展

美国海军陆战队正在维修站和远征部队，使用3D打印来减少维修零件的交货时间并解决战场上的问题。三支海军远征军使用3D打印，使战斗人员能定制化制造零件。 根据海军陆战队系统司令部，海军陆战队远征部队将部署带有三台3D打印机的远征设备。 截至2019年2月，海军陆战队计划将远征制造工厂部署到21个单位。
到2024年为战斗损坏的武器零件进行维修服务。



海军陆战队还使用3D打印机在空军基地开发替换零件。加利福尼亚州二十九棕榈村的海军陆战队地面特种部队训练司令部，维修站和远征队正在使用JTDI和海军陆战队Maker网站跟踪使用3D打印机生产的零件或等待批准的零件。 海军陆战队使用JTDI存储零件数据和航空设计零件，而Marine Maker网站则存储零件和零件的技术工具。


美国国防部对3D打印制造应用的研究

美国防部长办公室制定了相关政策，成立了多个工作组，协同美国国防后勤局与相关维护保障部门，推进增材制造技术应用。超过81个军用补给站、维修厂、基地外场等部门利用增材制造技术制造了上千个零部件与工具。增材制造技术的应用不仅缩短了系统维护时间，还大幅减少了制造废料，未来可在更多领域替代传统制造。

未来，美国防部可通过以下举措推广增材制造技术应用：

• 一是制定增材制造组件的标准化数据，确保各部门组件制造的一致性；制定标准化的增材制造技术投资报告，明晰美国防部增材制造技术投资去向；制定增材制造组件编目，形成增材制造组件数据库，为后续发展提供支撑。
  

• 二是研究一种共享增材制造组件数据的方法，便于相关维护保障部门协作，为增材制造组件的设计与制造提供便利。
  

• 三是加强美国防部各部门对增材制造技术的重视，积极开展相关采办工作，探索开发增材制造技术在各领域的应用。
  

• 四是科学配置人员与资金，推动增材制造技术发展与应用。
  

上述举措可进一步拓展增材制造技术的应用范围，使之前一些耗时耗力的组件制造工作变得简单、快捷，有助于加快美军作战准备就绪速度。例如，美海军利用增材制造技术生产MH-60R直升机的声呐外壳，将生产周期由2年降低至1周。


三、建议
美国防部负责研究与工程的副国防部长应将美国国防后勤局与相关维护保障部门提供的增材制造技术应用报告数据进行标准化处理，系统梳理增材制造组件数据、增材制造技术应用情况及经费使用情况。

建议美国防部负责研究与工程的副国防部长联合负责采办与保障的副部长开展以下工作：制定对增材制造组件进行编目的相关政策要求；要求美国国防后勤局与相关维护保障部门采用统一的方法共享数据；提高美国防部、国防后勤局与相关维护保障部门应用增材制造技术的意识，要求国防后勤局与相关维护保障部门加强对增材制造技术应用的指导。

建议相关维护保障部门制定一份完整的增材制造组件清单，梳理各部门当前已经应用的增材制造组件与待审批的增材制造组件，将清单共享，并及时对数据进行更新。

建议美国防部负责研究与工程的副国防部长、负责采办与保障的副部长、相关维护保障部门对增材制造技术的经费与人员投入进行评审，确保美国防部对增材制造技术进行合理投资。

来源：国防科技要闻