DLA用FDM打印测试夹具，生产时间从数周缩至6小时，并将引入金属3D打印

美国国防后勤局（DLA）位于俄亥俄州哥伦布市的武器支持产品测试中心（PTC）每年处理约3000件物品的质量保证工作，每件物品的测试周期严格限制在30天内。几乎每一件物品都需要一个定制夹具才能进行测试，此前依赖CNC加工，一个由工作人员设计的夹具可能需要数周甚至数月才能生产出来。

为解决这一夹具瓶颈，PTC向DLA研究与开发部门寻求帮助，后者随即启动了「测试工具」计划，提供设备和技术支持，以开展3D打印和激光扫描作业。DLA研发总监David Koch将其描述为一个改进DLA运作方式的直接机遇，第一阶段聚焦于装备电子实验室并展示技术的价值。

一台Stratasys Fortus 450mc FDM打印机和一台计量级3D激光扫描仪改变了局面。以前需要数周加工的夹具，现在可以在大约一小时内完成设计，并在短短六小时内打印出来。DLA武器支持（哥伦布）的监督电子工程师Jeremiah Jones表示：「如此短的时间内完成全面评估对我们来说一直是个挑战。我们永远无法预知每天会送来什么。但一旦送来，我们就需要定制工装来正确测试。」

成本削减同样显著，现在生产十个夹具的成本仅相当于通过传统方法制造一个夹具的成本。这一转变还释放了人员产能。增材制造的引入始于2024年9月安装的Stratasys Fortus 450mc FDM打印机，同时也扩展了工程师可用的材料范围。过去CNC加工主要局限于铝和亚克力，现在工作人员可以使用热塑性塑料，包括ASA、ABS、PEI和ABS-ESD7——一种碳纤维增强型材料，设计用于在两秒内消散静电电荷，保护测试中的敏感电子元件。电子工程师Kendall Callahan表示：「过去我们主要使用铝和亚克力，但现在我们正在用高性能热塑性塑料制造夹具，这些塑料具有能够承受我们这里各种测试严苛条件的特性。有了这项技术，我们可以在一天或两天内制造出用传统制造方法难以实现的复杂几何形状。」

DLA在推动国防部范围内增材制造发展中扮演着正式的制度角色，这已编入国防部指令5000.93，该指令确立了DLA对联合增材制造模型交换库的管理，这是一个供各军种共享的增材制造模型存储库。

「测试工具」计划的第二阶段由DLA研究与开发部门资助，预计于2027年3月完成。机械实验室将配备一台采用粉末床熔融技术的金属3D打印机，能够制造用于更高压力测试和拉伸载荷的夹具，同时还有一台用于无损尺寸检测的CT扫描仪和一台小型原型打印机。电子实验室将获得一台自动化台式3D扫描仪，并对现有Stratasys设备进行维护。CT扫描仪解决了一个长期存在的限制，能够在避免破坏制造商施加的保护涂层的情况下测量内部尺寸，从而保留部件，最终交付给各军种。即将引入的金属打印机还将把实验室的材料范围从热塑性塑料扩展到铝、镍及其他金属合金。DLA武器支持（哥伦布）的电子工程师Kedric Jones解释说：「金属打印机的粉末床熔融工艺将帮助我们打印目前无法完成的测试夹具。例如，有了金属打印机，我们就能打印用于更高压力测试和拉伸载荷的夹具。而且它还能实现同步打印。」

实际上，3D打印正在重新定义军事质量保证。DLA哥伦布实验室正在解决的核心问题是如何快速验证零件以满足作战需求，这个问题处于美国国防部门一直致力于解决的更广泛问题的核心。长期以来，质量保证一直是延缓增材制造在军事供应链中应用的瓶颈，而弥补这一差距已成为一项战略优先事项。美国国防部的增材制造战略将质量保证改进确定为核心目标之一，包括从原材料管理到最终零件验证，以及保护连接设计与生产的数字主线。美国海军一直在评估用于增材制造质量保证的传感器融合方法，目标是对3D打印零件建立足够的信心，以满足纳入供应链的验收阈值。在认证方面，俄克拉荷马大学和橡树岭国家实验室获得了880万美元资金，用于彻底改革增材制造部件获得适航认证的方式——用跨机器和设施的端到端数字追踪取代了零散的材料逐项评估流程，并在质量保证框架中加入了人工智能和实时过程监控。DLA哥伦布实验室的扩张完全符合这一框架。更快的夹具生产和无损检测并非渐进式改进，它们是让增材制造成为经过验证的供应链工具（而不仅仅是原型制作的捷径）得以可行所需的基础设施。