美國《空天力量雜誌》在其網站發（fā）表了代頓大學材料工程學博士阿曼（màn）達·希（xī）蘭德的文章,對當下大（dà）熱的增材（cái）製（zhì）造（zào）技術（shù）在軍事領域的應用現狀及前景進行了（le）深度分析與解讀。阿曼達·希蘭德（dé）是引信電子學與設計項目的首席研（yán）究員,負責美國空軍研究實驗室彈藥部的“柔性（xìng）電子與通用兵器製造”和“極端環境中（zhōng）的電子集（jí）成（chéng）電路”項目。

 

 

▲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（shēng）出單（dān）一或多種原型機（jī）件，滿足一係列任務需要，包括實地即（jí）時（shí）修理和更換部件

 

戰略機敏性概念,以靈活、適變和速度為其屬性,藉此來應對快速和意外變化帶來的挑戰（zhàn）。戰役（yì）機敏性也是這樣,其特征是針對特定（dìng）的挑戰迅速生（shēng）成多個應對方案,並能在不同的方案之間切換,由（yóu）此應對新現（xiàn）的威脅。增材製造(以下簡稱（chēng）AM,又稱3D打印)技術（shù）適（shì）時而（ér）生（shēng）,正（zhèng）好（hǎo）能夠滿足戰（zhàn）略和戰役層次的機敏性需要（yào）。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（xiàn）度地利用多（duō）域(陸（lù）地、天空、海上、太空、網絡)整合,從而生成巨大（dà）的靈活性。正視現實,21世（shì）紀的防務挑戰不可能用單獨一個方案來解（jiě）決,隻能依靠機敏性來提供多（duō）種對應方（fāng）式。飛速的變化既對那些滯後落伍者構成難以逾越的障礙,也為那些機敏應變者（zhě）帶來長久的優勢。我們雖不（bú）需要總是以最快（kuài）速度行動,但是（shì）保持這樣的速（sù）度選擇,就能減少對（duì）手的反應機會。AM技術（shù）能保障機（jī）敏性,它（tā）以快速而低廉的設計和製造,迅（xùn）速產生出單一（yī）或多種原型機件,滿足一係列任務（wù）需要,包（bāo）括實地即時（shí）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（zhàn）略地點——包括陸地、海洋、太空（kōng）——就形成按需（xū）生產機件的能力,從而縮（suō）短設計和（hé）裝配這兩個階段的製造周期。有充分的理由相信,AM技術有（yǒu）潛力（lì）支持（chí）美國眾多麵向的國防使命,同時生（shēng）成長遠（yuǎn）的成本（běn）節約效益。

 

 

 

▲為了實現多域整合效果，美國空軍研究實驗室正積極將AM技術應（yīng）用（yòng）於各種領域

 

AM技（jì）術在軍事領域的發展（zhǎn）

 

美國正在大力振興工業製造業,其中的一項努（nǔ）力是大力拓展AM技術所具備的有效設計複製和快（kuài）速樣（yàng）機製造能（néng）力。例如,《沃勒斯（sī）2015年報告》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年估計達到41億美元。工業3D打印機製造商也從1995年的15家增（zēng）加了兩倍（bèi）多,如今在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（yào）產業,按從大（dà）到小的順序排列,有（yǒu）工/商業機械(17.5%)、消費產品（pǐn）/電子（zǐ）產品（pǐn）(16.6%)、汽車(16.1%)、航空（kōng）航天(14.8%)、醫療/牙科(13.1%)、學術機構(8.2%)、政府/軍事(6.6%)、“其他”產業如油、氣、商用產品(3.9%)、及建築業(3.2%)。雖然根據這份報告,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（bǐ）之前2014年的數據增長了（le）1.2%。

 

軍隊每個軍種以及大部分供應（yīng）基地和軍械庫（kù）,都在進行獨立的AM開發努力和上馬項目。軍（jun1）種之間也有重（chóng）大合作,所有合作項目已在過（guò）去兩年（nián）內啟動或加強,投資也在持續增加。

 

為了實現多域整合效果,美國空軍研（yán）究實驗室設在佛羅裏達州埃格林空軍基（jī）地的彈藥部（bù）,正與設在俄亥俄州萊特-帕特森空軍基地的材料與製造部及傳感器部緊密合作,積（jī）極將AM技術應用於各種領域,例如,開發用於機（jī）艙（cāng）有限空間的靈活及模塊化（huà）武器、目（mù）標變換、共形情報監視（shì）偵察,以及柔性電子器件。AM技術應用在這（zhè）些（xiē）目標領（lǐng）域的逐步成（chéng）熟,將有助於提高作戰能力（lì）,不僅提升小型武器的殺傷力（lì）,並降低關鍵部件補充和更新所需的時間和（hé）費用。

 

“柔（róu）性（xìng）電子器件（jiàn）和通用軍械製造”(FLEGOMAN)計劃從全（quán）盤著（zhe）眼,研發AM技術,用以製造將裝入典型彈藥的多（duō）種部（bù）件和（hé）材料,包括（kuò）金屬外殼、用於電子追蹤和電容器的新型導電“油墨”、能與打（dǎ）印兼容的改良含能材（cái）料配方,等等。直接打印電子器件的（de）好處之一是:比（bǐ）用常規技術加（jiā）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（yùn）用AM技（jì）術完成了（le）小比例侵入機的概念驗證設計（jì）。這種新穎的設計包括複雜的內部蜂窩特征,而傳統的減材製（zhì）造技術無法實現這種特（tè）征。他們在設（shè）計過程中納入了一種稱為“拓撲優化”的方法,生成了應力分（fèn）布最優化的（de）戰略構架,從而減少結構總重量（liàng）。為了增加強度,他們正在（zài）進行金屬成分（fèn）和後加工熱處理方麵的完善努力。

 

在FLEGOMAN計（jì）劃下,有關課題組與美國陸軍設在新澤西州皮卡汀尼軍工廠的軍備研發及工程中心協作,用（yòng）AM成功製造出引爆裝置。該軍工廠（chǎng）的科研（yán）一向重視電子打印技術,現已能噴墨打印和絲網打（dǎ）印出彈（dàn）藥天（tiān）線、引信元件和電池。運（yùn）用AM技術,課題組嚐試了一係列非傳統但極有前途的選（xuǎn）用材料,包括金屬納米顆粒。這些新型製造技術和材料有潛力超越傳統製造設備的性能,同時享有AM技（jì）術帶來的物流靈活（huó）性。

 

陸軍設在阿拉巴馬州亨茨維爾市的航空（kōng）和導彈研（yán）發與工程中心(AMRDEC)正在研製（zhì）相關（guān）的工具和程（chéng）序,以推（tuī）進（jìn）導彈結（jié）構及部件的拓撲（pū）優化狀態。拓撲優化是一個設計過程,從中產生的結構能用最少的物料（liào）來達到（dào）理想的（de）性能,例（lì）如最大剛度、預定的自然頻率,和（hé）優化的熱流量。AMRDEC中心計劃將合理簡化這個優化/設計過程,改進輕質蜂窩（wō）結構,納入構造方麵的考慮（lǜ）,展現優（yōu）化的導（dǎo）彈結構。該中（zhōng）心通過多個科技項目與（yǔ）設在賓州霍薩姆的材料科學公（gōng）司、桑迪亞國家實驗（yàn）室,以及（jí）匹茲堡大學合作。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技術對航空和導彈的應用。

 

海軍也一直積極利用近來突飛猛進的AM技術。作為早期采用者,海軍在過去的二十年裏已經（jīng）使用了幾代的AM技術來（lái）加快樣機研發。最近幾年來,海軍探索如何應用AM技術來解決陳舊部件替（tì）換問題（tí）。往往（wǎng）,在某係列艦船或潛艇研發期間製造（zào）的部件,原廠家早已停止生產,或者已不複存在,這種情況導致了耗資而（ér）漫長的采辦,有些艦船因此而無（wú）法出航。在海軍的各艦隊戰（zhàn）備中心和區（qū）域維修（xiū）中心,他們正以許多方式利用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望正在海上（shàng）得到檢驗。為了利用AM技術隨時直接（jiē）生產零件,而不隻是生產（chǎn）原型機件,海軍研究局一直在尋求與（yǔ）業界合作,這種合作夥伴關係對於保證AM技（jì）術生產的部件符合材料和艦（jiàn）隊的要求,至關重（chóng）要。海軍武器部（bù）門也積極尋（xún）求運用AM技術,來解決美國能（néng）量製造基礎日益縮小的問題（tí）,並利用AM技術的獨特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）的時間。

 

AM技（jì）術（shù）不僅（jǐn）在陸地找到了用途,現在也進入了太空。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（xiàng）國際空間站（zhàn）發送了第一台3D打印機,用於測試塑料材料。第二台3D打印機在（zài）2016年（nián）4月送往國際空間站。除了（le）真正在太空打印之外,NASA-MSFC也根據（jù）3D掃描與AM相（xiàng）結（jié）合的（de）一體化製造過程（chéng）進行逆向仿製,以縮短從（cóng）設計（jì）到製造的開發周期時間。在NASA設在加州（zhōu）帕薩德納的噴氣推進實驗室,創新先進概念課題組開（kāi）發出一（yī）個兩維傳感（gǎn）器。該（gāi）傳感器本（běn）質上是一張帶有印刷電子元件的透明塑料片,有人建議用它來收（shōu）集太空（kōng）或行星大氣（qì）層的環境數據。

 

 

▲美國國（guó）家航空航天局馬歇爾（ěr）太空飛行中心在（zài）2014年（nián）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

 

AM技術在軍（jun1）隊物流與後勤支援中的應用

 

位於俄克拉荷馬州廷克空軍基地、佐治亞州羅賓（bīn）斯空（kōng）軍基地,以及猶他州希爾空（kōng）軍基地的空軍後勤支援中心,為空軍最（zuì）尖端的武器係（xì）統——從最先進的飛機到直升機——提供基地級（jí）大修維護、供應鏈運作管理,甚至安裝支援。對於（yú）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（zhí）接把業界成（chéng）熟的AM技術能力運用到空軍後勤物流運（yùn）作的幾乎每個方麵。然而,在深入探討具體例子（zǐ）之前,我們必須首先考慮物流和後勤（qín）支（zhī）援都包含什麽任（rèn）務。從廣義上說,“物流”的（de）意思是在合（hé）適的時間與合適（shì）的地點備好合適（shì）的物資,其中包括物（wù）資和（hé）人員的獲得、配送、維持（chí）和更換。國防部對（duì）“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（zhí）到行動圓滿完成。

 

將來,基本物流運行也許要經常調整方向（xiàng）,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（tóng）時也節省時間和資金。“空軍未來作戰概念”文件（jiàn）就描述了這樣的未來（lái）情景,其想象（xiàng）的做法是空投一個集裝箱的聚合物材料,讓孤立的哨所（suǒ）自（zì）己直接3D打印部（bù）件。在空投（tóu）物資最終成功送達時,打印所需部件的文件資料也通過一個安全的太空鏈接傳送過來,打（dǎ）印機在幾小時（shí）之內就能製造出關鍵的部件,而不用數天時間,在其（qí）過程中也節省數百（bǎi）萬美元。這種做法（fǎ）將為美國國防事業帶來非對稱優勢,因此激發出有關各（gè）界對AM的極大熱情。還有許多其它例（lì）子,都設想（xiǎng）如何利用（yòng）AM來革新物流、後勤支援、采辦,和武器研發。將AM技（jì）術應用到物流和後勤支援中,將創造三個（gè）機會:

 

•可利用AM技術進行逆（nì）向仿製,為陳舊飛機生（shēng）產那（nà）些已無庫存的備品備件。諸如B-52轟（hōng）炸機等古董飛機正在（zài）老化,經常隨時需要更換部件,而這些部件可能幾十年（nián）前早已停產。三維激光測繪和其（qí）它技術可用來精確仿造現有的部件。

 

•可對現有零部件進行設計改進然後再製（zhì）造出（chū）定型部（bù）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（zài）你即將對定型部件開始機加工之前,你還可以先打印五次塑料（liào）樣品（pǐn）,確保它的幾何形狀、誤（wù）差（chà）、接口（kǒu）都準確無誤,然（rán）後才加工（gōng）出最終的部件。”

 

•可用（yòng）AM技術根據實地需要打印備品備件,從而減（jiǎn）少（shǎo）不必要的部件購買和部件庫存。然而,要（yào）將這種新流（liú）程（chéng）納入供應基地（dì）的維（wéi）護運作,需要一個實施和管理的學習過程。比如,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（gè）流程。但未來,這些備品備件可以根據需要在戰地（dì）或者在維修和大修場地直（zhí）接（jiē）打印,因此消除了（le）預置各種備品備（bèi）件的需要。

 

國防部專門（mén）設立了一個維（wéi）護作業（yè）增材製造(AMMO)工作組,充分表明國防部（bù）與業（yè）界合作的意願:製定一體化的國防部綜合戰略願景,推動（dòng）AM技術合作的戰術實施,以支援國防部的全球武器係統維護（hù）計劃。該AMMO工作組的活動包括:製定國防部部（bù）長辦公廳指導性建議,選擇和排序AM技術的應用機會,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（xù）中,製定和維護《AMMO路線圖》。

 

國家製造（zào）科學中心作為一個非營利性（xìng）私（sī）營技術（shù）發展聯合體,領導並參與各產業領域製造商（shāng）的相關活動。

 

上述航空和導彈研（yán）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技術用於對“儲存、分（fèn）析、失效評定（dìng）和回收”設施內（nèi）現（xiàn）存的高價值航空資產進行修（xiū）複（fù）、回（huí）收和（hé）再用,並分析其中的受益情況。AM技術將被用來演示對目前無法使用傳統（tǒng）製造方法加以修複的陸軍（jun1）航空資產（chǎn）的維修。項目目標包括:縮短部（bù）件更換的先期（qī）采辦時間,降（jiàng）低（dī）對操作與支援以及戰備有負麵影響的成本（běn）,製定對備用（yòng）部件的合格修理程序。

 

 

▲國防部對（duì）“後勤（qín）支援”的定義是：供應為維持和延長作戰行（háng）動所必需的（de）物流和人（rén）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（fā）周期,接受最終（zhōng）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勢而越來越沉（chén）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,我們在采辦改革中已經看到,其目的是把科技、采（cǎi）辦（bàn）和需求進行無縫融（róng）合,以改進整體能力發展。然而,這項努（nǔ）力至今未見成功。美國空軍最新（xīn）的重點努力（lì）中包括更多的“樞軸（zhóu）點”,或者說對某些項目做出改變或放棄的決（jué）定,還包括（kuò）加（jiā）速（sù）製造樣機（jī）的流程,目的是通過探索創新運（yùn）作概念來推動（dòng）新技術的應用。我們可以設想,由於AM技（jì）術的實際應用,未來的采辦（bàn）流程（chéng）將精簡到極致,直接將購得的3D打印機、原材料和技術文件發送到戰（zhàn）地,在現場打印戰車和其他係（xì）統。如果這種流程取得成功,可能徹底革新采辦速度。

 

在設計新係統的同時,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（duì）抗我們（men）的技術,因此（cǐ）,預（yù）測新生威脅並規劃應對（duì）之策必須是研發過程的一部分。為規劃及時插入新技術,方法之一是使用模（mó）塊化結構,這種結構由（yóu）能被快速更新的可分離（lí）部件組成。用AM技術生產（chǎn）相對簡單的自主駕駛車輛和（hé）係統,成（chéng）本較低（dī）而且有模塊化選擇（zé）,因此蘊藏著戰略和戰役上的機會,允（yǔn）許美軍在高度抗衡的環境中靈敏地執（zhí）行全球精確打擊任（rèn）務。許多這類資產都采用（yòng）了模塊化平台——由傳感器、誘餌機、電磁幹擾器、彈藥等組成——可產生致命和非致命殺傷效果。這（zhè）些可以消（xiāo）耗的誘（yòu）餌機或（huò）小型無人機提供靈活性,因為它們可（kě）以從任意組合的陸、海、空、天資產部署和發射。模塊化也可能吸引其他供應商提供產品,從而促進競爭,並開發多種替代方案。

 

雖然製定和規範任何程序的目的是把差（chà）異降（jiàng）到（dào）最（zuì）低並允許可重（chóng）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,我們需要審核（hé）產（chǎn）品合格檢驗和認證程序,從而確定（dìng）是否能更迅速地（dì）利用（yòng）AM技術製造出的部件和產品。這可能隻是一小步,要（yào）根除（chú）複（fù）雜能力係統過長的開發時間(15~20年),還有很長的路要走。從“設定的和有限的”係統或組件壽命,轉變到（dào）“充分適合於”某種應用和某段時間,這種概念上的轉變,也（yě）將有（yǒu）利於技術的迅速進步。認證程序應該基於AM部件（jiàn）的功能性和關鍵（jiàn）性（xìng）來進行,就是說,並非所有AM部件都（dōu）需要經過嚴格的鑒定過程,我們可以為AM技術製造的（de）許多部（bù）件設定一（yī）個能（néng）接受的風險等（děng）級,這樣才能有（yǒu）效利用AM技術帶來的機敏性。和模塊化的好處相似,以（yǐ）AM技術製造可消耗的（de）無人機,可快速部署戰場,因此有（yǒu）潛力縮短開發時間並節約資金,同時敢於采用（yòng）新技術。采用AM迅速現場部（bù）署技（jì）術的另一個可行場合是衛星發射（shè）,將有效減少發射成（chéng）本,而發射成本是美國空軍太空司令部當前麵臨的一個（gè）主要（yào）問（wèn）題。

 

這裏值得一提的是,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,因為如（rú）果缺少與（yǔ）基礎研究關（guān）聯而獲得的知識,就可（kě）能錯過某些（xiē）技術插入機會。然而（ér）如果了解某些相關技術的（de）成熟程度（dù）,我們就敢（gǎn）於在自己的采辦計劃中前瞻規劃定期的（de）技術更新,及時納入目前正在進行研發的（de）這些技術。迄今得到的經驗教訓表（biǎo）明,美（měi）國（guó）政府需要把握對相關界麵技術的技術控製和擁有權。

 

 

▲通過高度簡化（huà）和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，可有助於消除為保持技術優勢而越來越沉重的擔憂

 

 

AM技術與國家製造創新網絡

 

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。NNMI計（jì）劃最初由奧巴馬（mǎ）總統在2012年提（tí）議,他（tā）在其2013財政年度預算中為此增撥了（le）10億（yì）美元經費。對NNMI的設想是:在2024財年之前,政府各（gè）部門要聯合建立總共15個（gè）製造創新研究所,這些政府（fǔ）部門包括:國防部、能源部、商務（wù）部,和（hé）農業部（bù）。截至（zhì）2015年（nián）,已成立8個研究所(國（guó）防部5個、能源（yuán）部3個)。國（guó）防部的5個（gè）研（yán）究所是:

 

·俄亥俄州楊（yáng）斯頓的AM研究所;

 

·伊利諾伊州芝（zhī）加哥的數字化製造與設（shè）計創新（xīn）研究所;

 

·密歇根州底特律的輕質和現代金（jīn）屬研究所;

 

·紐約（yuē）州羅切斯特的集成光電製造研（yán）究所;

 

·加州聖荷西的柔性混合電子製造創新（xīn）研究所。

 

能源部的3個研究所被統稱為“清潔能源製造創新研究所”,它們（men）是:

 

·北卡羅萊納州（zhōu）羅（luó）利的下一代（dài）動力電子製（zhì）造創新研究所;

 

·田納西州諾（nuò）克斯維爾的先進複（fù）合材料和結構材料製造研究所;

 

·加州洛杉磯的清潔能源/智（zhì）能製造創新研（yán）究所。

 

另有7個新的研究所擬議在2016年成立(國防部（bù）1個、能源部（bù）2個、商務部2個、農業部2個),累計總投入為6.08億美元。2016年由（yóu）國防部資助的機構是馬薩諸塞州劍橋市的革命性纖維與紡織製（zhì）造業創新研究所。能源部力爭在2016年獲得2.41億美元,以維持其（qí）現存的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（jiàn）立兩個高級生物製造和納米纖維領域的研究所（suǒ）。商務部國家標準與技術研究（jiū）所申（shēn）請在2016年創建2個研究所,探索先前沒有被選取的製造主題領域。

 

這些國家製造創新（xīn）研究所正在從事的研（yán）究與開發,涉及許多領域（yù）,這部分是受軍事（shì）需求的影響。研究所的設置由（yóu）政府資助,也受到由學術界、政府、產業界成員組成的顧問委（wěi）員會支（zhī）持。比如,空軍研究實驗室通（tōng）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（huá）最初由奧（ào）巴馬總統在2012年提議，他在其2013財（cái）政年度預算中為此增撥了10億美（měi）元經費

 

 

AM技術的（de）未來機遇（yù）和挑（tiāo）戰

 

打印零件目前仍然主要依靠（kào）材料的逐層堆積生成3D結構。然而,新的技術和使用領域不斷湧現。AM技術將來肯定（dìng）會（huì）看到提供各種應用選擇的大量企業,既有能提供高（gāo）產工業打印機的大公司,也有專精某項獨特應用的小型初創公司。新興打印（yìn）機（jī）公司（sī）和材料供應商之間（jiān）加劇的（de）競爭促（cù）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（chǎn）,例如使用回收材料,這種思考（kǎo）對於那些需要遠程（chéng）運（yùn）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（wù）質等,也正被考（kǎo）慮用作可選（xuǎn）材料。

 

3D打印（yìn）出的結構尺寸越（yuè）來越大,包括中國、意大（dà）利和美國,都已在製造低成本（běn）的模塊化建築物。這種大型結構的逐層可調節建築物,被比作千年古老的金字塔——不僅規（guī）模雄偉（wěi）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（qǐ）,但是要使AM成為“改變遊戲規則的革命性技術”,隻有提（tí）高基（jī）本建築塊（kuài）體材料（liào）和打印機（jī）配（pèi）置的功能性,才有希望促成最具革命性的軍事應用。一些前期工作已經證明,選取（qǔ）傳感器並置入打印結構來實現功能“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（hé）導電性的材料(例（lì）如跡線、焊料等)利用納米成分(例（lì）如銀和（hé）碳納米管（guǎn）)的（de）獨特性能,正在迅速發展。配（pèi）方的發展導致了呈現剪切稀化的“油墨”,可適用於能在（zài）市場買到的、使用注油筒式打印的3D打印機,也適用於由（yóu）商用打印機改造的多打印頭（tóu）、多材料印（yìn）刷打印機。這些都是向功能性產品（pǐn）——即由（yóu）單（dān）一係統堆積多（duō）種不同材料（liào）而製（zhì）成——邁進的重要發展。

 

政（zhèng）府部門在推進技術（shù）方（fāng）麵,起著（zhe）影響商業創新方向的作用（yòng）。隨著先（xiān）進材料和打印機係統的出現（xiàn）,我們也能期望看到越來越多完全是打印出來的無人（rén）機和機器人執（zhí）行危險任務。AM紡織品領域的發展,有助於製造出軍用的生物監測智能纖維織物,還可以打（dǎ）印按需設（shè）計的營養,作為軍人夥食替代品。大規模打印的結構,尤其是使用本土材料,適合用於救災和迅速建造軍營。

 

利用（yòng）傳統上一直（zhí）用於減材製造的軟件來製作原創3D打印（yìn）設計,依然存在著挑戰。現在,許多公司正在努力開發真正增材性質（zhì）的軟件,即從白板一塊（kuài）開始（shǐ）,而不是從全部填滿材料的板塊著手。隨著軟件的發展,生產原創設計需要的實（shí）際時間,會成為快速樣機製造的一個限製因素（sù）。解決方（fāng）案之一是（shì）對一個相似物件進行掃（sǎo）描,形成文件,然後進行修改。或者,可以根據一個部件編號或掃描物體進入一個儲存高（gāo）分辨率文件（jiàn）的數據庫,進行挑選。

 

政（zhèng）府和軍方努（nǔ）力中的一個首要挑戰,是（shì）有效地（dì）協調AM研發活動。日益上升的擔憂是:高度官僚性（xìng）質的國家製造研究所和（hé）有關單位之間（jiān）普遍缺少（shǎo）共識與協作,正導致一種各自為陣的零敲碎打性研發,造（zào）成努力重複（fù）和成本升高,也削弱AM帶來的最終利（lì）益。一種補（bǔ）救措施（shī）是,建議用嚴格但靈活的治理結構形式重組所有AM活（huó）動,比如,在政（zhèng）府各部門設置中央AM領導人,其職責（zé）包括協調AM戰略和政策,並向所有計劃實施AM的各部門組織發（fā）布指導。具體建議由（yóu）國防部部長辦公（gōng）廳,尤其（qí）是其屬下的新興能力與原型設計辦公室來主導這項改革和製定戰（zhàn）略願景,作為一項解決方案。因此,要想形成真正的前進動力,需要隨著技術革新的發展步伐,及（jí）時改革AM努力的目前結（jié）構,將（jiāng）之推向（xiàng）更具前瞻性思維（wéi）的態勢。

 

 

 

 

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

 

 

結　語

 

為了擴（kuò）大AM技術（shù）在軍事領（lǐng）域的（de）戰（zhàn）略應用,應該充分（fèn）利用種類繁（fán）多的現有材料、日益發展的打（dǎ）印機技術和既定的各種計劃(包括國家製造創新研究所),發揮這三者（zhě）聯結所產生的合力,來實現全軍為長遠努力而規劃的願景。我們的目標（biāo）,是隨著材料的發展(例如導熱/導電油墨（mò）)和打印能力的提升(例如多材料打印),而推動AM技術從形式向功（gōng）能發展（zhǎn）,這種努力已初見成（chéng）效。將AM技（jì）術納入（rù）軍（jun1）事應用,對物流和後勤（qín）支援意（yì）義廣泛深遠,因為（wéi）它能形成快速（sù）實地（dì）製（zhì）造能力。AM帶來的時間和成本節約效益,有可能（néng）徹底改變國防采辦流程,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,把握這（zhè）個機會,提升實施多元多域國防使命的機敏（mǐn）能力;跨出這一步,將有助於保障美國保持全麵優勢,從容應（yīng）對國家安全麵臨的各種新現威脅。