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

美國在全球80個(gè)國家/地區擁有1000多個(gè)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(gè)移動(dòng)遠征實(shí)驗室；2013年，美軍在阿富汗戰區又實(shí)地部署了第2個(gè)移動(dòng)遠征實(shí)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(shù)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(dòng)方艙內部

該公司首席執行官介紹，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(guān)鍵制造技術(shù)。ExOne的3D打印機支持20多種金屬、陶瓷或復合材料零件生產(chǎn)，能夠直接制造最終產(chǎn)品或工具。ExOne正在開(kāi)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(chǎn)品。

毫無(wú)疑問(wèn)，從現在開(kāi)始的幾年里，ExOne的技術(shù)將在迅速滿(mǎn)足關(guān)鍵需求方面發(fā)揮重要作用。

軍用3D打印移動(dòng)方艙的好處

使用3D打印工藝現場(chǎng)制造零件，軍隊可以將車(chē)輛或其他裝備（如坦克等）的停止運行時(shí)間從數周、數月減少到幾天或更少，同時(shí)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(shí)的時(shí)間內使用3D打印制造損壞的零件，并在沒(méi)有全套工具的情況下完成加工。這種方法將節省關(guān)鍵時(shí)間（傳統機械加工通常需要4到6周時(shí)間），同時(shí)還可以減少浪費以及在危機地區進(jìn)行昂貴庫存的需求（好戰之國，駐軍之地必有備品庫存）。

這份價(jià)值160萬(wàn)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(zhuān)門(mén)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(shí)保持高品質(zhì)的最終零件質(zhì)量。此外，該項目的目標還包括通過(guò)軟件和培訓來(lái)簡(jiǎn)化對該技術(shù)在現場(chǎng)使用的能力要求，因此只需很少的技術(shù)知識就可以使用移動(dòng)方艙。

在任務(wù)執行過(guò)程中，后勤人員不必再攜帶各類(lèi)具體的零件備件，只需要攜帶相關(guān)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(chǎng)輕松地進(jìn)行3D掃描或數字化設計，并根據需要進(jìn)行3D打印。至于材料，在戰時(shí)任務(wù)中，只需要一定強度的替代品，而無(wú)需尋求具體零件的原始制造材料。

為了加快移動(dòng)方艙的開(kāi)發(fā)，ExOne將與具有該項目特殊工程專(zhuān)業(yè)知識的多個(gè)伙伴合作。包括專(zhuān)門(mén)從事材料工程、復合材料制造和DoD武器系統的德國Dynovas公司，為航空、國防和太空市場(chǎng)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(dòng)式增材制造方艙交付XXX機務(wù)大隊使用

2019年12月，由原西安空天能源動(dòng)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(xué)、解放軍5702工廠(chǎng)、北京易加三維科技有限公司、西安交通大學(xué)等單位研發(fā)的航空部件機動(dòng)式增材制造方艙正式交付XXX機務(wù)大隊使用。該增材制造方艙將粉末床增材制造技術(shù)、智能監控技術(shù)和移動(dòng)方艙創(chuàng )新性結合，為國內首創(chuàng )。

表1：主要技術(shù)參數

該裝備采用車(chē)載方艙和增材制造技術(shù)相結合，實(shí)現“從計算機模型到實(shí)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(shí)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(guò)程監控系統，實(shí)現零件加工質(zhì)量可控，并生成制造過(guò)程數據包以便回溯，提高外場(chǎng)生產(chǎn)制造零件的質(zhì)量、效率、性能和可靠性。

據相關(guān)人員介紹，小批量（引進(jìn)、停產(chǎn)）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(shí)效性、質(zhì)量、精度和穩定性要求很高。此次交付的增材制造方艙，解決了制造過(guò)程實(shí)時(shí)智能監控、車(chē)體穩定性、平臺緊固防震與可移動(dòng)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(guān)鍵技術(shù)難題。

未來(lái)增材制造方艙將堅持“技術(shù)創(chuàng )新為根，價(jià)值產(chǎn)品為本”的理念，以“自動(dòng)化、智能化、信息化”創(chuàng )新技術(shù)為牽引，以更為積極的狀態(tài)研制航空保障裝備。