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   來源：科技日報

   近日，一家美國公司利用3D打印技術，成功造出AR-15半自動步槍的彈匣及其他部件。不久后，這家公司又在互聯(lián)網上公布，首款名為“解放者”的3D打印手槍試射成功。新技術的出現(xiàn)，往往最先用于軍事領域。可以預計的是，3D打印技術在軍事領域的應用會日趨廣泛，以3D打印技術為代表的新工業(yè)革命，必將引發(fā)新軍事革命。請看科技日報特約專稿——3D打印：助推未來軍事新變革。

   看過電影《十二生肖》的觀眾大概都對里面用3D打印技術制造圓明園獸首贗品的場景記憶猶新。一張3D電腦圖紙，一臺3D打印機，幾分鐘就可以制造出一個完美復制的產品。

   3D打印技術又稱為“快速成型技術”或“增材制造技術”，誕生于上世紀80年代末，主要是以數字模型文件為基礎，通過材料疊層添加構造三維物體的變革性、數字化增材制造技術。與傳統(tǒng)制造業(yè)的“減材制造技術”相比，3D打印技術具有制造成本低、研制周期短、生產效率高等明顯優(yōu)勢，已成為引領未來全球制造業(yè)發(fā)展趨勢的關鍵詞，廣泛應用于傳統(tǒng)制造業(yè)、航空航天、生物醫(yī)學、文物保護、食品行業(yè)、建筑設計、文化創(chuàng)意和配件飾品等領域。

  2012年，美《時代》周刊將3D打印產業(yè)列為“美國十大增長最快的工業(yè)”。英國《經濟學人》雜志則認為，3D打印技術將與數字化生產模式一同成為引發(fā)第三次工業(yè)革命的關鍵因素。2012年底，美國《外交政策》雜志網站刊登的題為《今日未來武器——2013年值得關注的五種武器》的文章中，3D打印武器排在榜首!

   可以設想，作為先進制造技術之一，3D打印技術所具有的數字化、智能化、個性化、定制化的核心理念，必將引發(fā)一場劃時代的軍事技術革命和作戰(zhàn)方式變革。當前，以美國、歐盟為代表的世界主要軍事強國已經嗅到了這股浪潮的氣息，紛紛制定標準、研發(fā)技術、推廣應用，以期在新一輪軍事變革中占據有利位置。在未來信息化戰(zhàn)爭中，3D打印技術的成熟應用，對推動軍隊建設和保障方式發(fā)展將產生積極而深遠的影響。

   武器裝備實現(xiàn)隨時、隨地、按需生產

  3D打印技術給武器裝備帶來的變化無疑是革命性的。它可直接用于戰(zhàn)場武器裝備的維護與保障。在未來信息化戰(zhàn)場上，技術保障人員可隨時利用攜帶的3D打印機，直接把損毀的武器裝備部件打印出來，裝配后可重新投入戰(zhàn)場。可以預見，未來不僅小型槍支、簡單物資可實現(xiàn)打印，軍艦、飛機、坦克等大型、復雜的武器裝備，甚至軍事基地等都可用3D打印機直接或間接“制造”出來。

   當前，它已開始在戰(zhàn)爭中小試牛刀。外媒報道稱，美國陸軍2011年就向阿富汗部署了3D打印移動實驗室，為士兵現(xiàn)場創(chuàng)建工具和其他設備。該實驗室能通過使用3D打印機和計算機數字控制設備將鋁、鋼材和塑料生產加工成所需零部件，從而實現(xiàn)在戰(zhàn)區(qū)內快速生產原型產品。美國陸軍計劃通過這種做法增強單兵作戰(zhàn)、戰(zhàn)區(qū)巡邏以及小型前線作戰(zhàn)基地的可持續(xù)能力。同時，美國陸軍也在加速3D打印技術實戰(zhàn)化部署，以提高戰(zhàn)時裝備保障能力，降低武器裝備造價成本，增強持續(xù)戰(zhàn)斗力。

   與武器裝備生產的傳統(tǒng)工藝模式不同，3D打印技術集概念設計、技術驗證與生產制造于一體，這必將極大縮小武器裝備從“概念”到“定形”的時間差，從而加快武器裝備的更新周期，實現(xiàn)隨時、隨地、按需生產。有媒體報道，殲-10戰(zhàn)斗機研發(fā)用了近10年時間，而運用3D打印技術后，我國在3年時間內就推出了艦載機殲-15，直接跨入第三代艦載戰(zhàn)斗機方陣。目前，3D打印技術已被全面應用于殲-20隱形戰(zhàn)斗機和殲-31第五代戰(zhàn)斗機的研發(fā)中。不容置疑，3D打印技術正在制造空軍發(fā)展的“中國速度”。

   而美國政府為重振制造業(yè)建立的15所3D打印技術研究院中，有2所歸國防部控制，專注于開發(fā)建造軍隊數字資料庫和新型金屬材料，用來簡化制造“復雜的武器系統(tǒng)”。

   實現(xiàn)后勤保障革命性變化

   未來信息化戰(zhàn)爭中，3D打印技術的重要價值還在于使得戰(zhàn)場保障方式發(fā)生革命性變化：將由以依托后方為主，變?yōu)橐躁嚨?ldquo;DIY”為主，即由作戰(zhàn)人員在戰(zhàn)地自助生產行動所需的后勤藥品、食品和物資等。據2012年4月美國國防部公布的《政府計劃》，美軍期望在非戰(zhàn)爭軍事行動中，通過3D打印技術現(xiàn)場制造出能夠滿足實際所需的食品、藥品和裝備，從而率先實現(xiàn)后勤保障的革命性變化。

   戰(zhàn)場“零傷亡”愈來愈成為世界各國軍隊追求的理想目標，其努力途徑之一就是及時有效的醫(yī)療救護，以提高傷員的生存概率。但受戰(zhàn)場時間、空間、環(huán)境等諸多不確定因素的制約，戰(zhàn)場應急救護往往難以實現(xiàn)效果最佳化。應用3D生物打印技術對受損關節(jié)、部位甚至器官進行小批量、數字化的定制，能夠最大限度地滿足不同傷員的醫(yī)療需求。目前，通過該技術打印的無生命修復形式已廣泛應用于醫(yī)療行業(yè)。可以想象，隨著3D打印技術與醫(yī)學影像建模、仿真技術的完美結合，以及生命物體在結構、材料和活性上的有機統(tǒng)一，3D打印骨植入物、活性軟骨、心臟瓣膜，甚至在人體內直接打印活性組織和人體器官，將成為挽救官兵生命的“諾亞方舟”。

   在惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境、頻繁的作戰(zhàn)行動和有限的保障方式下，官兵的飲食問題難以做到科學、營養(yǎng)，在很大程度上不僅影響了官兵士氣，更削弱了戰(zhàn)斗力。利用裝配觸摸屏、內置記憶卡、智能數控系統(tǒng)、網絡連接設備的3D食品打印機，通過微型皮膚植入物科學系統(tǒng)地記錄每一名官兵在作戰(zhàn)行動中的心跳、體重、情緒、睡眠質量和燃燒卡路里等無線信號流，經過生物統(tǒng)計數據和精確數控，根據不同作戰(zhàn)人員每日不同的需求量和飲食喜好，為其量身“打印”營養(yǎng)成分比例合理的新鮮、健康食物，保障官兵在惡劣環(huán)境下的飲食更安全、更營養(yǎng)。

   后勤補給是戰(zhàn)場上最易遭受攻擊的薄弱環(huán)節(jié)。美軍認為，3D打印機與戰(zhàn)場網絡、無人駕駛運輸直升機或汽車相結合將徹底解決這一問題。無人駕駛運輸直升機或汽車能夠源源不斷地將物資原料前運至基地，在無線戰(zhàn)場網絡傳遞的三維設計圖指導下，3D打印機可以快速制造出需要的軍需物資，實現(xiàn)對庫存變化和戰(zhàn)場需求做出快速反應。美國陸軍正計劃通過這種做法增強單兵作戰(zhàn)、戰(zhàn)區(qū)巡邏以及小型前線作戰(zhàn)基地的可持續(xù)作戰(zhàn)能力。

   如虎添翼的太空“利器”

   隨著世界各國政治、經濟和軍事利益空間的不斷拓展，太空已上升至國家安全戰(zhàn)略的高度，成為爭相探索、開發(fā)的重要領域。與此同時，發(fā)展低成本、響應型太空任務也成為了各國面臨的嚴峻挑戰(zhàn)和現(xiàn)實課題。

   眾所周知，宇宙飛船內可謂是真正的“寸土寸金”，由于攜帶備用零件會增加飛船的體積和重量以及受到宇宙中失重環(huán)境的影響，一旦飛船內某個零部件出現(xiàn)故障，及時進行更換是十分困難的。而3D打印技術可以制造過去認為復雜而不經濟的產品，并大大減輕產品重量。與機器制造出的零件和產品相比，3D打印的產品更加精細輕盈，打印出來的產品重量要輕60%，而且沒有與其功能無關的剩余物。如果利用安裝在飛船中的3D打印機，宇航員們就只需攜帶金屬絲物料按需打印所需零部件，問題便可迎刃而解，既節(jié)省了空間又減輕了負載。2012年7月，美國“太空網”透露，美國宇航局和國防部正在測試新一代3D打印機，可以使宇宙飛船在繞地球飛行時制造設備零部件。

   同時，3D打印技術也為人類在月球上活動提供了可能。據英國《每日郵報》報道，2013年2月歐洲航天局宣布，計劃讓機器人攜帶3D打印機“空降”到月球上，利用3D打印技術將月球上的原始土壤轉變成建筑材料，建立首個人類基地，并有望在未來40年內投入使用。

   3D打印“熱”下的“冷思考”

   3D打印技術是對人類控制能力極限的挑戰(zhàn)和展示，其實質是制造業(yè)向智能化不斷演進的歷程。當前，我國制造業(yè)正面臨轉型升級挑戰(zhàn)，信息化和工業(yè)化的深度融合為這一進程提供了前所未有的機遇。

   受技術裝備、新型材料、設計軟件、質量安全、公共環(huán)境等制約和影響，盡管3D打印技術已成功地將傳統(tǒng)復雜的生產工藝簡單化，將材料領域的疑難問題程序化，但目前僅適用于少批量、小尺寸、高精度、造型復雜的零部件和元器件的加工制造，還難以代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造業(yè)大規(guī)模、大批量的加工制造優(yōu)勢。

   尤其是在軍事領域，目前3D打印技術雖然可能生產出手槍、子彈等武器，但遠達不到實戰(zhàn)標準，它大部分情況下將被應用于武器裝備的概念設計、技術驗證等。只有將3D打印技術的個性化、復雜化、高難度的特點與傳統(tǒng)制造業(yè)的規(guī)模化、批量化、精細化相結合，與制造技術、信息技術、材料技術和生命科學技術相結合，才能不斷推動3D打印技術在軍事領域的創(chuàng)新發(fā)展。