看美国海军陆战队如何远征后勤保障：增材制造技术(2)

时间：2022-10-11 09:10 来源：蓝德信息作者：admin 阅读：次

2016年，3D打印公司Cosine Additive就和美国能源部下属的橡树岭国家实验室(ORNL)签订了合作协议，共同致力于高速3D打印大型复合材料部件技术的开发。Cosine已经展示了其在30小时内3D打印33×8×8英寸、8.8磅物体的能力。而ORNL的加入要让AM1在八小时内生产一个尺寸超过30×30×30英寸、重量50磅的部件。

近期案例：狙击手瞄准镜-镜帽
海军陆战队第11远征部队部署了战术制造(TACFAB)3D打印套件，使其能够打印全功能部件以及模具或原型，包括备件、齿轮和设备的典型库存。

△第11海军陆战队远征部队MEU第11战斗后勤营人员(LPD 26)上用Lulzbot TAZ 6 3D打印机打印水壶盖

海军团队使用计算机辅助设计软件，在3D打印机的帮助下制造替换或修复部件。增材制造(AM)的过程是从原材料中制造物品，例如加热并熔化成特定形状的塑料丝线轴，以制造每个部件。增材制造和TACFAB背后的想法是让部队单位自己制造这些项目，并以比通过传统的和更长的供应链更快的速度获得所需的部件，尤其是在海上。

△图注：第11海军陆战队远征部队(MEU)第11战斗后勤营的通信维护主管在圣安东尼奥级两栖运输船坞运输舰默撒号(LPD 26)上进行3D打印

例如，当远征部队一个狙击排需要一堆帽子来保护他们高价高精度步枪的瞄准镜时，后勤就开始使用便携式3D打印机、笔记本电脑和塑料细丝线轴制造精确复制的狙击镜帽，甚至精确到标记和品牌设计。后勤队花了几个小时用绿色原材料制作帽子，然后涂上迷彩，以匹配第11海军陆战队远征部队狙击小组使用的步枪。由于部队部署在海外，制作镜帽所花的时间远远少于从加州彭德尔顿营地的大本营或通过海军陆战队的供应链获得替换帽子所需的时间。虽然帽子不是高价物品，但它们对狙击手的作战有效性至关重要，并确保他们的武器得到保护，并保持最佳的原始状态。

通过TACFAB，设计团队为远征海军陆战队制造了许多小而关键的零件，这些零件经常容易损坏或丢失。其中有：扳机护圈、战斗光学镜的风阻调节罩、水壶盖、由铱星卫星无线电形成SIM卡托盘、GoPro头盔式摄像机的适配器臂、小型激光探测器的安装支架、旋转光纤保持环、PRC-153无线电的侧面检修盖和防风雨密封件、TOW导弹镜头盖、装雷管的容器、步枪战斗光学瞄准镜的蜂窝过滤器。后勤队甚至制作了采购不到的小夹子和一个S形支架，用来固定镜子。

△两栖船坞登陆舰LPD 26和阿利伯克级导弹驱逐舰DDG 92在东太平洋通过

TACFAB产生了巨大的影响，特别是在帮助保持远征海军陆战队的高频使用率设备(如收音机)处于良好工作状态方面。“默撒号”(LPD 26)上的一名海军陆战队员仅用了9分钟就在电源连接器绝缘体组件中创建了一个微小的锁定机制，以修复VRC-110 Sim J27多波段无线电。这个小垫片确保电线不会接触到收音机以致使其无法使用。从美国获得替换该零件可能需要“数周甚至更长时间”，而从原材料中“花费7美分”就可以节省2122.93美元。

打印机能够节省大量时间，避免出现因一个零件影响一场战斗或演习的事故。3D打印能力在整个部署过程中支持了海军陆战队远征部队/两栖戒备大队进行的分布式作战。根据远征部队的概要，默撒号两栖舰上的后勤团队创造了大约30个项目，总花费仅为4851美元，产生令人难以置信的成本效益。

TACFAB系统封装在一个便携式的坚固外壳中，便于前线单位或较小的部署后勤团队移动，以创建最大14英寸乘14英寸大小的项目。它比海军陆战队X-FAB移动远征制造中心里的大型3D打印机更小，海军陆战队可以在这里用各种材料制造更大的组件，包括重型设备项目的金属。

TACFAB印刷受到尺寸的限制。它不会被用于制造承受高应力或需要特定军事规格的部件。但后勤队与“拳师号”两栖舰上的机械和制造车间的水手合作，创建一些组件或为TACFAB无法完成的金属部件制造模具，“拳师号”拥有车床和3D功能来支持两栖部队。随着越来越多的设计团队在使用和设计要构建的项目方面进行了试验并获得更多经验，技术和培训也在不断进步和发展。还需要一些科学知识来计算聚合物的拉伸强度，以确保耐用性。

海军陆战队第26远征军是第一个部署3D打印能力的海上单位。该团队创造的项目包括：用于作战计划人员使用的地形模型的微型飞行器。第31远征军也在那年春天将3D能力投入使用，在其他项目中，为F-35B“闪电”II联合攻击战斗机上的起落架舱门制造了一个缓冲器。

存在的问题
目前该实验室面临的主要技术挑战是将一整套增材制造设备整合到一个可部署的可扩展刚性墙体方舱中。增材制造打印机通常需要在精心设计的温控空间内使用，因为3D打印机对温度、湿度、冲击、振动和电力稳定非常敏感(车载电源会有电压波动，容易受到附近设备的电磁干扰)。如果需要更大的零件，那么就需要更大、更重的打印机，但要整合到钢结构方舱里很难。

小结
美海军陆战队远征部队已经宣布，到2024年将部署21个增材制造远征实验室，用于作战受损装备的修复。通过采用增材制造技术，海军陆战队提高了战备能力，大幅降低了生产成本。(北京蓝德信息科技有限公司研究员李雷)

参考资料：
[1] US Marines Mobilize 3D Printing with X-FAB Project. COSINE ADDITIVE.
[2] Marines At Sea Leaning on 3D Print-to-Order Parts to Stay in the Fight - USNI News

(责任编辑：admin)

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