近日，ExOne獲得美國國防部一份合同，以開發(fā)一個完全可操作的3D打印移動“工廠”。該工廠將被安置于約12米長的運輸集裝箱中，可通過陸、海、空直接部署在野外，支持戰(zhàn)區(qū)、災難救濟或其他遠程零件制造任務。

美國在全球80個國家/地區(qū)擁有1000多個軍事設施，占全球基地總數的95％，將增材制造用于裝備維護被美軍格外重視。2012年，美軍快速裝備部隊就率先交付了首個移動遠征實驗室；2013年，美軍在阿富汗戰(zhàn)區(qū)又實地部署了第2個移動遠征實驗室。除了基于激光的3D打印工藝，美軍致力于引入更多的新型制造技術和維修工藝，而這次為什么是ExOne？

圖1：脫脂燒結爐也將集成于移動方艙內部

該公司首席執(zhí)行官介紹，由于速度、材料的靈活性和易用性，粘結劑噴射3D打印是軍事用途的關鍵制造技術。ExOne的3D打印機支持20多種金屬、陶瓷或復合材料零件生產，能夠直接制造最終產品或工具。ExOne正在開發(fā)一種特殊的軍用3D打印機，升級后的裝備將具有獨特的機身樣式和其他功能，使其成為強大的軍事級產品。

毫無疑問，從現在開始的幾年里，ExOne的技術將在迅速滿足關鍵需求方面發(fā)揮重要作用。

軍用3D打印移動方艙的好處

使用3D打印工藝現場制造零件，軍隊可以將車輛或其他裝備（如坦克等）的停止運行時間從數周、數月減少到幾天或更少，同時還可以降低軍事成本。

理想情況下，維修人員可在不到48小時的時間內使用3D打印制造損壞的零件，并在沒有全套工具的情況下完成加工。這種方法將節(jié)省關鍵時間（傳統(tǒng)機械加工通常需要4到6周時間），同時還可以減少浪費以及在危機地區(qū)進行昂貴庫存的需求（好戰(zhàn)之國，駐軍之地必有備品庫存）。

這份價值160萬美元的合同由美國國防后勤局（DLA）于2020年8月授予，該合同將專門致力于提高ExOne商用粘結劑3D打印機在各種工作條件下的耐用性，同時保持高品質的最終零件質量。此外，該項目的目標還包括通過軟件和培訓來簡化對該技術在現場使用的能力要求，因此只需很少的技術知識就可以使用移動方艙。

在任務執(zhí)行過程中，后勤人員不必再攜帶各類具體的零件備件，只需要攜帶相關的3D打印材料和零件的數字文件。如果一些較舊的零件缺乏數字文件，工作人員也可以在現場輕松地進行3D掃描或數字化設計，并根據需要進行3D打印。至于材料，在戰(zhàn)時任務中，只需要一定強度的替代品，而無需尋求具體零件的原始制造材料。

為了加快移動方艙的開發(fā)，ExOne將與具有該項目特殊工程專業(yè)知識的多個伙伴合作。包括專門從事材料工程、復合材料制造和DoD武器系統(tǒng)的德國Dynovas公司，為航空、國防和太空市場提供復雜復合材料組件的智利Applied Composites公司，以及可為3D打印方艙設計和制造提供助力的AC-SD公司。

延伸閱讀：我國航空部件機動式增材制造方艙交付XXX機務大隊使用

2019年12月，由原西安空天能源動力智能制造研究院第二事業(yè)部（現西安空天機電智能制造有限公司）、空軍工程大學、解放軍5702工廠、北京易加三維科技有限公司、西安交通大學等單位研發(fā)的航空部件機動式增材制造方艙正式交付XXX機務大隊使用。該增材制造方艙將粉末床增材制造技術、智能監(jiān)控技術和移動方艙創(chuàng)新性結合，為國內首創(chuàng)。

表1：主要技術參數

該裝備采用車載方艙和增材制造技術相結合，實現“從計算機模型到實物”的快速制造和再制造，對裝備維修保障中的小批量零件快速制造和結構損傷快速修復具有極佳的適用性，實現“在哪里需要、在哪里保障、在哪里應急制造”。此外，該裝備還搭載我國自主研發(fā)的激光增材過程監(jiān)控系統(tǒng)，實現零件加工質量可控，并生成制造過程數據包以便回溯，提高外場生產制造零件的質量、效率、性能和可靠性。

據相關人員介紹，小批量（引進、停產）航空裝備的備件應急保障是世界各國空軍的共性難題。航空裝備對應急制造的零件實效性、質量、精度和穩(wěn)定性要求很高。此次交付的增材制造方艙，解決了制造過程實時智能監(jiān)控、車體穩(wěn)定性、平臺緊固防震與可移動性匹配、惡劣環(huán)境下粉末床成形工藝優(yōu)化、電磁環(huán)境兼容等大量關鍵技術難題。

未來增材制造方艙將堅持“技術創(chuàng)新為根，價值產品為本”的理念，以“自動化、智能化、信息化”創(chuàng)新技術為牽引，以更為積極的狀態(tài)研制航空保障裝備。