3D打印，“喷射”出美军反腐新思路？

一、天价采购零件困扰美军

在美国，有一句关于军工采购的"名言"：军购合同就像苍蝇一样，总是围着"腐肉"打转。

的确，动辄数十万美元的天价零部件，常令人不禁质疑其背后究竟是技术门槛导致的高价还是别有腐败内幕。

不久前美国议员高举一袋采购价高达9万美元的机械零件，质问美国空军部长为什么这么贵，成为社交媒体的热门话题。

而近日，在华盛顿特区最近举行的海空会议上，海军航空系统司令部增材制造团队的项目经理西奥多·格隆达 (Theodore Gronda) 告诉观众，F/A-18E/F 超级大黄蜂的更换轮胎也非常昂贵。

为尼米兹号航空母舰 (CVN 68) 号攻击战斗机中队 (VFA) 154 的“黑骑士”的 F/A-18F 超级大黄蜂更换轮胎

以F/A-18E/F"超级大黄蜂"战斗机的轮胎为例，每套价格高达近10万美元，而美国海军每年需要消耗166套，总成本高达1660万美元。

这并令人惊讶，在这个神奇的国度，美国每年国债的利息，已经超过了每年国防开支的总额。

面对如此高昂的费用，以及随之而来的种种腐败质疑，美军开始将目光投向了一项新兴技术——3D打印。这项技术能否成为军工采购困局的"金钥匙"？

二、冷喷涂3D打印"喷"出大黄蜂战机新生，轮毂修复成本降至1%

令人耳目一新的是，美国海军航空系统司令部的增材制造团队宣传到：

他们利用3D打印中的冷喷涂技术，成功将F/A-18战斗机轮毂的修复成本从数十万美元降至300美元，时间也从数月缩短至2小时！

用3D打印的成本和工期均是传统“坏了就换”的不到1%！

这一突破性进展，让人们看到了3D打印在军事领域的巨大应用潜力。

格隆达解释说，F/A-18E/F 飞行员经常在航母甲板上猛烈着陆，导致战斗机的主起落架轮缘变长，安装在轮缘上的轮胎摇晃。

他说，如果轮胎摇晃，车轮和轮胎组件就会被取下并丢弃。这很快就会变得昂贵。“我们每年要使用 166 个这样的轮胎，每个轮胎的成本为六位数，”

罗纳德·里根号航空母舰飞行甲板上，水手们向 F/A-18F 超级大黄蜂的轮胎打气。

这让NAVAIR的增材制造团队认识到使用固态冷喷涂 3D 打印技术修复超级大黄蜂轮圈的机会。

“我们意识到百分之八十的轮圈可以通过冷喷涂3D打印技术修复。”

据悉，NAVAIR的工程师们利用超音速气流将金属粉末颗粒喷涂到受损轮毂表面，填补缺口和裂纹。

在南达科他州埃尔斯沃斯空军基地等待冷喷涂机升温

经打磨抛光等处理后，修复件性能可媲美新品。更惊人的是，他们每年可用这种方法修复多达80%的报废轮毂，为海军节省大笔开支。

三、揭秘冷喷涂3D打印技术

事实上自 2020 年以来，空军一直在增材制造机器上使用冷喷涂工艺，修复而不是更换从飞机铰链到结构支撑、轴和起落架部件的所有部件。

比如2021 年使用固态冷喷涂修复了 B-1轰炸机的机翼上整流罩滑动接头。

冷喷涂技术之所以能创造奇迹，关键在于其独特的工作原理。

该技术利用超音速气流将金属粉末颗粒加速到2-3倍音速，喷涂到受损部件表面，通过堆积沉积的方式填补缺口和裂纹。

值得一提的是，喷涂过程中粉末温度始终低于熔点，因此被称为"冷"喷涂。

这不仅可以避免高温对材料性能的影响，还能显著提高粉末的利用率。

此外，由于喷涂层与基材间形成了冶金结合，因此修复件强度高、结合力好，可靠性大大优于传统的机械连接方式。

经后处理打磨抛光，修复件与新品几乎难分伯仲。

种种优势集于一身，让冷喷涂技术成为军工修复领域的"明星"。除了轮毂，它还可广泛应用于航空发动机叶片、螺旋桨、起落架等关键部件的修复，堪称装备维修领域的一项"万金油"利器。

美国海军十多年前开始采用增材制造技术，并于 2016 年利用该技术制造了其第一个飞行关键飞机部件 - 用于 V-22 Osprey 发动机短舱的 3D 打印链接和配件组件。

一架配备 3D 打印钛金属连杆并安装在发动机舱内的 MV-22B 保持悬停。

四、美军各军种竞相布局3D打印应用

冷喷涂技术的惊艳表现，只是美军3D打印应用大潮中的一个缩影。在美国国防战略报告中多次提到增材制造：

布林肯访华面临考验，五角大楼重用3D打印背后的阳谋

近年来，美国陆军、海军、空军、海军陆战队等各军种纷纷瞄准这项颠覆性技术，力图从装备研制、生产、使用、维修等各环节入手，全面提升部队保障能力。

典型案例比比皆是：

• 海军增材制造团队成功在12小时内为一艘航母受损的光学着陆系统"打印"出新的耦合器，使舰载机得以重返蓝天执行任务；

• 他们还用3D打印在4个月内自主生产出12套E-6B"水星"飞机燃料电池互连器，填补了供应链断点；

• 陆军方面成立了专门的增材制造部门，探索利用3D打印快速生产弹药和关键备件；

• 空军如前文所说则率先在B-1B轰炸机、F-16战斗机等飞机的零部件生产和维修中引入3D打印，并尝试在无人机上实现自主维修。
  
  

F/A-18E 超级大黄蜂准备降落福特号航空母舰的飞行甲板。

这一个个鲜活的例子表明，在美军高层的战略引领下，以3D打印为代表的增材制造技术正在全军范围内掀起一场打印风暴，开启全面应用的崭新篇章。

美军通过将增材制造分为三层来支持增材制造的开发。

• Tier 1 AM 打印机专注于“商品聚合物”，负责制造非关键的较小物品，例如旋钮、夹子和盖子。 

• Tier 2 AM 打印机专注于“工业聚合物”，包括工具、盖子、支架和安装座等非关键和关键部件。 

• Tier 3 AM 打印机属于“工业金属”，可打印非关键和关键金属零件，包括阀体、变速箱、燃料和发动机部件以及歧管。

仅海军的增材制造团队就有96台AM设备（包括不同的Tier）部署在33个地点，其中包括已部署的航空母舰。

五、与现代战争高度契合，美军重点打造3D打印生态圈

3D打印之所以能在军事领域"大显身手"，归根结底在于技术特点与现代战争需求的高度契合。

首先，这项技术可实现零部件的按需生产，最大限度满足作战部队的紧急需求，提高装备妥善率和作战能力。

其次，3D打印机体积小、机动性强，可部署在战场前线或海上舰艇，实现装备的就地生产和修复，极大减轻后勤保障压力。

此外，通过优化设计、减少组装，3D打印还能显著降低装备全寿命周期成本。

更重要的是，它有望彻底改变传统军工生产模式，实现规模化定制和多地协同制造，从而提高装备体系的快速反应能力和抗毁伤性。种种优势叠加，使3D打印成为新时代军事变革的"助推器"。

美军深知，要真正掌握3D打印这个"利器"，还须从源头抓起，大力培养相关人才。

为此，仅美国海军携手、海军海洋系统司令部等部门，在弗吉尼亚州成立了全美首个海军航空增材制造（AM）中心。

这个创新人才培养基地将为海军输送一批批精通3D打印的"尖兵"，为海军航空和舰艇提供快速、高效、经济的增材制造服务。从长远看，他们将成为美军实现智能制造变革的生力军。

此外，美军还通过发起小型企业合作计划等举措，借力市场机制，进一步拓宽3D打印人才招募渠道。

有理由相信，在政策引导与市场驱动的双重作用下，3D打印人才将为增材制造技术在军事领域的应用注入源源不断的新鲜血液。

写在最后

从修复大黄蜂轮毂到制造舰艇零件，从快速生成无人机备件到实现装备前线自主维修，3D打印技术正以前所未有的广度和深度触及军事供给和装备制造的方方面面。

对全世界各国军队而言，谁能率先驾驭3D打印技术，谁就能在未来战场抢得先机、赢得主动。

9万美元一袋的传统制造零件或许仍将存在，指望通过3D打印来完成美国军工的反腐自然是天方夜谭。

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但这不影响3D打印逐步改造未来装备研发以及战场后勤保障的新模式。

AM易道相信，随着更多尖端技术与3D打印的交叉融合，以及专业人才的不断涌现，3D打印必将在现代战争中焕发出更加耀眼的光芒。