據中國國防科技信息網報道,增材製造通常被稱為(wei) 3D打印,可能很快會(hui) 在許多方麵改變美國陸軍(jun) ,從(cong) 醫療和食物生產(chan) 到成衣製造和彈藥生產(chan) 。在一些領域,這種改變已經開始了。
美國陸軍(jun) 快速裝備部隊早在2012年就開始在阿富汗使用3D打印生產(chan) 工具和其他設備。美陸軍(jun) 研究實驗室已經探索使用3D打印技術維修戰場上的飛機和地麵車輛。研究人員正致力於(yu) 將電子器件打印至衣服和設備中,並與(yu) 美國國家航空航天局(NASA)合作開發下一代相關(guan) 技術。
其他研究小組也正在研究下一代打印技術,如再生醫學武裝部隊研究所的研究人員正開發利用生物打印方式,將健康細胞應用於(yu) 嚴(yan) 重燒傷(shang) 部位。這些細胞可以在新皮膚上生長,最終與(yu) 毛孔、汗腺、頭發和合適的色素共同生長。
以下是增材製造的4個(ge) 其他項目的新應用。
3D打印複合材料
美陸軍(jun) 研究實驗室的科學家不僅(jin) 僅(jin) 想要增材製造,他們(men) 也想要“敏捷製造”。將設備與(yu) 布線、傳(chuan) 感器、電池和其他材料同時打印的能力將節省空間和重量,為(wei) 戰場士兵的現場打印提供更多選擇。
美國陸軍(jun) 研究實驗室增材製造材料和技術開發的主要研究者拉裏·LJ·福爾摩斯表示,“國防部不能坐等工業(ye) 界來創造這種能力,沒有ARL通知工業(ye) 界,他們(men) 本身就沒有理解我們(men) 的特定需求。”
福爾摩斯已獲得了名為(wei) “現場輔助層狀複合”或FAL Com的增材製造技術專(zhuan) 利。這種技術可製造用於(yu) 牢固、輕質材料的微複合材料。他和其他ARL研究人員正研究如何有效地從(cong) 醫療設備和無人飛行器中打印和維修零部件的方法。
在打印工藝中增加多功能性進一步減少了成品的質量和尺寸。目前,研究人員正在使用FALcom來創建原型,並研究其性能,希望最終能使用3D打印製造出真實產(chan) 品。
快速醫療原型
美國陸軍(jun) 醫療原型開發實驗室的研究人員設計和建造了醫療設備原型,並稱3D打印在創建模型中非常寶貴。
實驗室主任馬克·布朗表示,“3D打印加快了整個(ge) 設計工藝速度,周轉時間大幅下降。”
該實驗室的工作是製造輕便、小巧、堅固耐用,且功能強大,但易於(yu) 使用的原型。若該原型需要任意組裝,其無需工具來完成。這就導致了一項複雜的工藝,即使看起來是簡單設備,但在開發過程中使用3D打印使每個(ge) 參與(yu) 人員了解產(chan) 品將會(hui) 是什麽(me) 樣子,更加快速地提供反饋和考慮製造選項。
例如:實驗室為(wei) 空軍(jun) 特種作戰部隊開發出一種廢棄物站,可以折疊放入背包中攜帶。打印這種原型包括打印一種三自由度的關(guan) 節。研究人員表示,這種關(guan) 節具有一個(ge) 複雜的幾何形狀,難以可視化。
實驗室還使用3D打印來減小和降低環境哨兵生物監控儀(yi) 的尺寸和重量,該監控儀(yi) 是一種測試套件。該工藝使得士兵能夠了解是否新的組件將適用於(yu) 更小外形尺寸的監控儀(yi) 。
實驗室使用3D打印來探索新想法,這種想法並非關(guan) 於(yu) 製造采用傳(chuan) 統材料的產(chan) 品。然而,3D打印帶來的開發工藝速度已降低成本,改善了終端產(chan) 品,同時縮短了將新產(chan) 品和設備部署至戰場的時間。
衣服和可穿戴式傳(chuan) 感器
納提克士兵研究、開發和工程中心開發出許多美國陸軍(jun) 裝備,從(cong) 戰場服裝和化學/生物防護裝備到裝甲係統和頭盔蓋。盡管研究人員在2D設計下工作,但他們(men) 開始轉向3D。
3D打印的發展將允許打印一種作戰製服。該製服的某些區域受到嚴(yan) 格保護,但有一些便於(yu) 關(guan) 節運動的靈活區域。中心的設計、模式和原型團隊領導安妮特·拉弗勒表示,“這可能是非常令人興(xing) 奮的,因為(wei) 它很難用普通紡織品來實現。”並且,並非偶然,3D打印可消除衣服很多接縫,使其更加舒適,且不容易擦傷(shang) 。
3D打印可生產(chan) 更便宜的盔甲和用於(yu) 特定工作的定製衣服。它也允許將彈道材料和傳(chuan) 感器嵌入到衣服中。拉弗勒稱,“我們(men) 可以製造完全適合的產(chan) 品,並降低重量,也許減少批量生產(chan) 。許多3D打印的簡潔紡織品,即使這是人工合成的,也有3D結構,這就使你思考在有空氣流動區域使用間隔型材料,如果我們(men) 的士兵要去某些熱的地方,無論是叢(cong) 林或沙漠,那麽(me) 這是非常重要的。”
下一個(ge) 菜單:食品
3D打印食品的想法在一段時間內(nei) 一直發展,並用糖打印出糖果,德國公司使用各種食品的果泥打印出成品。NASA也正在探索在長時間太空航行時3D打印食物。
美陸軍(jun) 正在采用類似的方式在戰場上打印食物。納提克的研究人員正努力適應和改進滿足陸軍(jun) 需求的食物打印技術。
其中的好處就是它可以降低成本,因為(wei) 食物可能按需生產(chan) ,減少浪費。它也可允許士兵基本上能從(cong) 菜單中“訂購”餐點,為(wei) 每個(ge) 士兵提供一種選擇。它也允許士兵將其可能缺乏的特定營養(yang) 納入其中。
研究人員表示,營養(yang) 當然是主要目標之一。其他目標包括維持很長的保質期,如陸軍(jun) 即食軍(jun) 糧的三年保質期。士兵將必須有一台足夠小的打印機,且足夠堅固便於(yu) 移動,並能在戰場使用。
在3D打印食物準備用於(yu) 戰場前可能還有一段時間,但研究人員表示,他們(men) 有信心會(hui) 實現這一目標。食品技術專(zhuan) 家Lauren Oleksyk表示,“我在這裏已經很久了,看到了許多‘沒門’的方法變成了現實,一切皆有可能。”
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