美國新澤西州皮卡汀尼兵工廠的陸軍(jun) 研究人員正在利用增材製造技術或3D打印技術,製造電子器件、武器組件和訓練模型。
近幾年,美國陸軍(jun) 一直在使用3D打印技術。2014年,五角大樓將更多地涉足3D打印行業(ye) 。其最新的進展就是采用3D電子打印技術,允許將天線打印至頭盔或將傳(chuan) 感器打印至衣服中,以及在單個(ge) 打印作業(ye) 中打印無人機機翼。
研究人員使用噴墨打印機和電流傳(chuan) 導油墨,如含銀的油墨來打印電子器件。這一工藝使工程師可將傳(chuan) 感器直接打印至武器或一件衣服中。例如,將由銀納米粒子構成的無線電天線打印至一個(ge) 聚酰亞(ya) 胺襯底上,然後嵌入士兵的頭盔中,取代目前附著在頭帶上的天線。或者,電子器件可打印至火炮旁側(ce) ,從(cong) 而釋放更多空間。
這一研究潛在的益處包括製造更小、更輕的電子器件,並減少廢料,以及現場製造物品的能力。
皮卡汀尼兵工廠材料工程和打印電子器件、能源、材料和傳(chuan) 感器的聯合主席詹姆斯·蘇尼諾表示,“未來不必加工出多個(ge) 傳(chuan) 感器和天線,然後安裝到設備中。我可以利用打印機將這些電子器件直接打印到設備上,他們(men) 就已經嵌入到設備中了。與(yu) 傳(chuan) 統工藝相比,打印的電子器件不用采用化學方法腐蝕掉所有材料,僅(jin) 根據需要將其打印出來即可。這種方式更加環保,並更具成本效益,並且更能節省時間。”
這些電子產(chan) 品也可以配備響應型傳(chuan) 感器,如探測到生化武器存在的情況下改變屬性,並發出警告的傳(chuan) 感器。
從(cong) 更大規模上來看,工程師還可將天線和打印的電子器件嵌入至采用3D打印技術製造的無人機機翼中。此前,人們(men) 無法在一張金屬板中製造出無人機機翼,因為(wei) 布線孔非常複雜。但有了3D打印,工程師可以在每片機翼製造時布置所有的線孔。
蘇尼諾稱,“你可以打印帶有電子器件、天線和傳(chuan) 感器的無人機機翼,當你打印完成後,這些設備都已經嵌入到一個(ge) 封裝係統中。”
根據設計的複雜程度,3D打印物品過程可在幾分鍾內(nei) 或幾個(ge) 小時內(nei) 完成。這就使其成為(wei) 原型製作和低速率生產(chan) 的理想選擇。蘇尼諾表示,“我可以試著在3D打印機上使用便宜的材料實現設計,一旦我知道這是可行的,並且我的線孔是好的,那麽(me) 我可以使用不鏽鋼或鈦在金屬打印機上將其打印出來。這是很好的成本節約方式,因為(wei) 你不需大批量采購金屬。我們(men) 可以嚐試不同類型的材料。3D打印使我們(men) 可以廉價(jia) 地使用不同材料測試相同的設計,並了解如何執行。”
在不遠的未來,皮卡汀尼的研究者們(men) 希望他們(men) 能夠實現在一個(ge) 製造箱中完成整個(ge) 武器係統的打印和組裝。例如,整個(ge) 克萊莫地雷能夠在一台機器中,采用各種不同工具和打印工藝實現打印和組裝。
蘇尼諾稱,“最理想的情況是,我們(men) 的士兵在戰場上有自己的3D打印機,這樣他們(men) 就可以製造他們(men) 自己的零件來提供支持,直到我們(men) 將零件運送到他們(men) 手中。”
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