美國Picatinny兵工廠的研究人員一直在探索在士兵武器裝備製造方麵應用3D打印技術。科學家和工程師們(men) 正在使用3D打印技術打印電子、武器部件和訓練模型。材料工程師兼PEEMS(Printed Electronics, Energetic, Materials, & Sensors)聯席主席James Zunino稱3D打印能夠讓工程師創造 基於(yu) 數字模型的實體(ti) 對象。
Zunino的研究工作重點在於(yu) 電子打印,即用3D打印機打印電子產(chan) 品,比如武器天線、引信元件和電池等。Zunino的打印機使用一種特殊的“油墨”——可以傳(chuan) 導電流——比如銀,打印在一層膜的表麵,形成導體(ti) 、半導體(ti) 或電阻。
頭盔上的雷達天線
3D打印技術讓工程師看到了將傳(chuan) 感器直接打印到武器或一件衣服上的可能。例如,一件由銀納米顆粒打印在柔性聚酰亞(ya) 胺基底上製成的無線天線可以嵌入士兵的頭盔,替換當前綁在頭帶上的天線。或者,電子器件可以打印在火炮的一側(ce) ,從(cong) 而釋放了內(nei) 部空間。諸如此類,3D打印電子能夠比傳(chuan) 統製造的電子產(chan) 品更有效地節省空間。此外,用3D打印製造電子產(chan) 品也能產(chan) 生更少的廢物。
3D打印的電子產(chan) 品還可以配置新型傳(chuan) 感器,比如發現炭疽就會(hui) 產(chan) 生變化從(cong) 而起到檢測和警告該毒劑存在的傳(chuan) 感器。另外,據了解,裝備研究發展與(yu) 工程中心的工程師們(men) 時常需要製造培訓士兵用的教具,這個(ge) 時候,3D打印技術也能起到很大的作用。Zunino說:“我們(men) 可以打印一個(ge) 大號的引信裝置,以更清楚地展示其內(nei) 部結構。我們(men) 可以快速地嚐試不同的設計和更換部件,而且浪費很少。隨著彩色3D打印機的應用,我們(men) 還可以在不同的部位打印上正確的標記,從(cong) 而更好地幫助訓練士兵。
3D打印能夠提供更大的靈活性
以前,工程師不可能用一塊金屬板就能製造出一個(ge) 無人機機翼,因為(wei) 內(nei) 部的孔線分布十分複雜。常見的機翼都是用兩(liang) 個(ge) 部件密封結合在一起的。但使用3D打印技術,工程師提前就可以布置好所有的,導線和電子電路甚至可以嵌入到機翼裏,因為(wei) 這些都是通過3D打印機一次打印完成的。
“你可以在打印無人機機翼的同時一起打印電子、天線和傳(chuan) 感器,這樣它們(men) 自然都在一個(ge) 完整的密閉係統裏,” Zunino說,“它的功能一樣,而且你不用操心如何密封、如何包裝,如何粘接。”
3D打印之所以有廣泛的應用前景,原因之一就是它是非常經濟高效的技術。一件物品在數分鍾或數小時內(nei) 就能製造出來,這使得它非常適合用於(yu) 原型設計和小批量生產(chan) 。
“用一台3D打印機,我可以嚐試使用更便宜的材料完成設計。” Zunino說,“一旦我知道設計結果良好,再用不鏽鋼或鈦金屬打印出來,所以它能節省大量成本。而且我們(men) 也可以嚐試使用不同類型的材料。3D打印使我們(men) 能夠廉價(jia) 地用幾種不同的材料測試相同的設計,看看他們(men) 的表現如何。“
3D技術適合作戰
在不久的將來,Picatinny的科學家們(men) 能夠在一個(ge) 製造設備裏完成一個(ge) 完整的武器裝備的製造。例如,一個(ge) 完整的克萊莫地雷在一台機器上使用3D打印技術以及其它工藝手段一次性地製造出來。
Zunino說,將來前線作戰部隊也會(hui) 有自己的戰場3D打印機,這樣一旦士兵的武器零部件有損壞,就能很快更換。而在目前的情況下,需要兩(liang) 三個(ge) 星期才能更換零部件。”
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