电脑的app叫什么(3D打印技术在军事领域的应用)

3D打印技术在军事领域的应用3D打印技术自20世纪80年代开始出现，主要用于制造模型和样机随着打印机分辨率和材料强度的提高，3D打印技术技术取得了飞速发展，已经在军事领域得到广泛应用，对未来作战保障将产生颠覆性影响。

一、3D打印技术的内涵、发展历程与优势

（一）3D打印技术的内涵3D打印技术即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，综合运用电子制图、远程数据传输、激光扫描、材料熔化等系列技术，使用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，在工业设计、建筑、工程施工、汽车、航空航天、医疗、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

3D打印的常用材料有尼龙玻纤、耐用性尼龙材料、石膏材料、铝材料、钛合金、不锈钢、橡胶类材料等3D打印与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。

这一技术称为3D立体打印技术该操作流程大致可以分成创建数据、打印、后期处理三个步骤：①创建数据，即创建该制作物质的三维立体模型，并对模型做分层处理该操作是通过计算机辅助设计软件实现的，3D扫描仪器通过扫描成品产生该物体的模型，分层处理则是将立体结构分成多个二维截面，为后期制作做铺垫。

②打印流程，即利用打印设备将模型中各项数据做专业化的整合，再根据设备需要进行材料的逐层铺设，即完成每一个截面的铺设，最后根据顺序进行熔合，使其显现出最终成品的形态③后期加工，主要包含成品与支撑架材料的拆除、打磨、抛光等处理，某些材料的制作可能还用到强化处理等，根据工件的不同进行灵活调整。

（二）3D打印技术的发展历程1986年，美国科学家Charles Hull开发了第一台商业3D印刷机1993年，美国麻省理工学院获3D印刷技术专利1995年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权，开始开发3D打印机。

2005年，世界上第一个高清晰彩色3D打印机Spectrum Z510由ZCorp公司研制成功2010年11月，美国Jim Kor团队打造出世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee2011年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机。

2012年11月，苏格兰科学家利用人体细胞，首次用3D打印机打印出人造肝脏组织2013年5月，普林斯顿大学的工程师利用3D打印技术制造出世界第一个仿生耳，该装置可以接收声波与超声波信号2013年11月，美国德克萨斯州奥斯汀的3D打印公司“固体概念”设计制造出3D打印金属手枪。

2014年11月，3D打印技术被美国《时代》周刊评为2014年度最佳发明之一2018年12月10日，俄罗斯宇航员利用国际空间站上的3D生物打印机，设法在零重力下打印出了实验鼠的甲状腺2019年1月14日，美国加州大学圣迭戈分校在《自然·医学》杂志发表论文，首次利用快速3D打印技术制造出模仿中枢神经系统结构的脊髓支架，在装载神经干细胞后被植入脊髓严重受损的大鼠脊柱内，成功帮助大鼠恢复了运动功能。

2019年4月15日，以色列特拉维夫大学的研究人员以病人自身的组织为原材料，3D打印出全球首颗拥有细胞、血管、心室和心房的“完整”心脏，这在全球尚属首例（三）3D打印技术的优势3D打印技术集“概念设计”“技术验证”与“生产制造”于一体，优势在于技术简单，易于操作，而且批量小，可根据需求定制。

具体来说体现在以下几个方面：一是设计空间无限传统制造技术和工匠制造的产品形状有限，制造形状的能力受制于所使用的工具例如，传统的木制车床只能制造圆形物品，轧机只能加工用铣刀组装的部件而3D打印机可以突破这些局限，开辟巨大的设计空间，制造出传统工艺难以加工甚至无法加工的产品。

二是改善产品设计传统的原型是利用泡沫或黏土进行手工制作通过3D打印快速创建概念模型，可以使设计者和客户之间能够更好地交流，快速调整最初的设计并不断改进3D打印技术制成的物品本身具有耐高温、耐化学腐蚀等性能，通过对原型进行各种性能测试，以改进最终的产品设计参数，大大缩短产品从设计到生产的时间。

3D打印加快了设计进程，在产品的安全性和合理性设计、人体工程学设计、市场营销和设计等方面不断改善三是多样化生产不会增加成本对传统制造而言，物体形状越复杂，制造成本越高但对于3D打印机而言，制造形状复杂物品的成本并不会相应增长。

另外，传统的制造设备功能较少，做出的物品形状种类有限一台3D打印机可以打印不同的形状，可以像工匠一样每次做出不同形状的物品，制造多样化而不增加成本四是产品无需组装3D打印具备一体成形的特点，可以减少劳动力和运输方面的花费。

传统的大规模生产是建立在产业链和流水线基础上的，产品组成部件越多，供应链和产品线就越长，组装和运输所需要耗费的时间和成本也就越多3D打印具有一体化成形的特点，无需再次组装，从而缩短供应链，节省在劳动力和运输方面的花费。

五是缩短交付时间3D打印可以根据人们的需求进行打印，这种即时生产将大大减少企业的库存量，企业能够根据用户的需求启动3D打印机，制造出定制的产品，满足客户需求如果所需的物品可以按需就近生产，这种零库存、零时间交付的生产方式还可以减少长途运输的成本。

六是降低制造技能门槛传统的制造机器需要熟练的专业人员进行机器调整和校准，培养一个娴熟的工人往往需要几年的时间而3D打印机所需要的操作技能将比传统设备少很多，可以显著降低生产技能的门槛，在远程环境或极端情况下提供打印服务。

七是不占空间，便携制造3D打印机可以自由移动，并制造出比自身体积还要庞大的物品例如，注塑机只能制造比自身小很多的物品，而部分3D打印机能够制造出比自己大很多的物品这是有赖于3D打印机所需物理空间更小这一优势。

八是节省原材料传统的金属加工有着惊人的浪费量，一些精细化生产甚至会造成90%原材料的损失浪费而3D打印机的浪费量显著减少，随着打印材料的进步，3D打印“净成形”制造将成为更加绿色环保的加工方式九是材料无限组合。

传统的制造机器在切割或模具成型过程中难以将多种原材料融合在一起，3D打印的原材料之间可以任意组合，制造出人们想要的性能结构比如尼龙—玻璃纤维或者尼龙—碳纤维复合材料能够提高尼龙的机械性能，在镍合金粉末里加入50%的钛金属可以显著提高性能。

十是精确的实体复制3D打印技术有望在整个制造领域把数字精度延伸到实体世界之中3D扫描和3D打印技术将共同提高实体世界和数字世界之间形态转换的分辨率，缩小实体世界和数字世纪之间的距离二、3D打印技术对军事领域的颠覆性影响。

2014年1月，美国《原子科学家公报》认为，无人系统、自主系统、网络武器、3D打印技术、定向能武器这五大军事技术，将在未来10年对美军产生深远影响2014年11月，美国《国家防务》杂志认为，激光通信技术、3D打印技术、新能源技术、新生物医学技术、自主无人系统、高超声速武器、全息训练技术等10项颠覆性技术将对未来军队建设和指挥作战产生重要影响。

美国国防部专门设立了一个维护作业增材制造工作组，制定一体化的国防部综合战略愿景,推动3D打印技术合作的战术实施,以支援国防部的全球武器系统维护计划该增强制造工作组的活动包括选择和排序3D打印技术的应用机会,协调和规范3D打印制造活动,将3D打印技术纳入国防部维护过程及程序中。

美国陆军已将两个移动远程实验室部署到阿富汗地区，该实验室能通过使用3D打印机和计算机数字控制设备将铝、塑料和钢材生产加工成所需零部件，从而实现在战区内快速生产原型产品英国BAE系统公司的科学家和工程师预测，未来飞行员在执行作战任务时，如果临时需要无人机支援，可以利用3D打印技术现场打印出所需装备，相关技术可能在2040年前实现。

具体过程为：飞行员提出无人机申请;后方工程师向申请人员载机上的3D打印机发送技术资料，通常是所需机型各零部件的3D打印工程图纸;飞行员利用3D打印机现场打印出尺寸、航行距离、载重量等参数均符合任务需求的无人机。

在武器装备研发生产中，工程师可以利用3D打印技术根据实际要求进行创意验证和模具制作，对一些特殊、复杂的结构件可以直接打印，同时能有效地实现结构件的轻量化3D打印技术集概念设计、技术验证与生产制造于一体，凡是能够通过计算机三维设计出的东西都能利用3D打印机制造出来，这必将极大缩小武器装备从“概念”到“定形”的时间差，从而大大缩短新型武器装备的设计研发周期，大幅节省国防开支，从本质上提升武器装备的性能与生产效率。

在武器装备及其配件生产过程中，无需原胚和模具，3D打印机可直接根据计算机图形数据，通过层层增加材料的方法“打印”出高精尖的武器装备与配件，整个生产过程几乎没有任何浪费评估表明，如果美军计划生产的3100架F-35战机完全运用3D技术制造零部件，可能节省数十亿美元成本。

在武器装备维修方面，3D打印技术将颠覆传统的器材保障方式3D打印技术的柔性维修性在武器装备维修维护方面有着重大作用，可以实现战时武器装备维修备件与维修工具设备的快速制造，使得战时武器装备维修保障的效率得到大幅提高。

一旦零件损坏，只要有零件的3D模型数据，便可以在最短时间内将该零件制作完成并应用于设备中，而不必等待供应商的工厂制造，保证了战时武器装备的紧急维修使用相同数量的耗材制造维修器材，3D打印机的生产效率是传统方法的3倍。

美军于2012年8月与2013年1月，两次向阿富汗部署了可移动的3D打印实验室，将铝、塑料和钢材等材料现场生产加工成所需零部件，包括单兵防护装备和武器零部件美国Optomec公司利用3D打印技术，为美国空军修复了高价值的航空金属部件；安妮斯顿陆军基地对M1艾布拉姆斯坦克的燃气涡轮进行了修复，效果明显达到了预期目标。

美国海军水下作战中心已经利用3D打印技术进行了老旧零件与工装的维修现在的战场保障主要依托后方的供给，将来会变为以阵地现场的“DIY”(Do It Yourself)为主，士兵可以利用3D打印技术实时抢修配件，提供物资、食品和药品等。

3D打印技术在军事电子方面的应用场景已初现端倪美国加利福尼亚大学伯克利分校研究采用3D打印技术，制作了有机底电极场效应晶体管美国伊利诺伊大学已打印出了三维微型曲面天线中国深圳微航磁电有限公司在2013年采用3D打印技术制作了希尔伯特卫星GPS天线，获得了比四臂螺旋天线更好的性能。

美军的“柔性电子器件和通用军械制造”计划研发3D打印技术,用以制造将装入典型弹药的多种部件和材料,包括金属外壳、用于电子追踪和电容器的新型导电“油墨”、能与打印兼容的改良含能材料配方等直接打印电子器件，比用常规技术加工的电子产品能更有效利用空间,也减少浪费。

例如,把武器系统内部或外部的电子器件简化成打印模式,可以减少重量和尺寸,并腾出内部空间；打印士兵头盔上的无线电天线和嵌入士兵服装的电子元件，不仅减少佩戴重量，也有助于佩戴者行移运动三、3D打印技术在军事领域的应用前景

（一）在军事航空领域的应用美国洛克希德马丁公司在F-35战斗机副翼翼梁上使用了Sciaky公司3D打印的钛合金零件，并进行了飞行测试验证这两个公司还联合研制了F-22战斗机钛合金支座，并经过了全寿命光谱疲劳试验和负载试验。

利用3D打印技术进行逆向仿制,为陈旧的战斗机生产那些已无库存的备品备件此外，还可以对现有战斗机的零部件进行设计改进后，再制造出定型部件为维护飞机和提高飞机的战斗力，美国空军和 OC-ALC 正在开发一项战略计划，将把 3D 打印技术纳入当前的空中力。

OC-ALC 欲利用 3D 打印技术优化工作流程，包括增材制造飞机发动机零部件和 3D 打印由第 76 软件维护组设计的现代电子元器件2014年8月，美国弗吉尼亚大学的研究团队用3D打印技术制造出重0.8kg的“剃刀”小型无人机的9个机体部件，共耗时31小时。

制造过程采用熔融沉积铸模技术，熔融状态的材料经一层层喷涂后形成所需结构，无人机上的马达、伺服系统、自动驾驶仪和电池等电子设备采用商用产品英国南安普顿大学完成对第一架3D打印飞机的制造，并且通过了测试该飞机机翼长为2米，飞机最高速度100米/min，且机身自行装备自动化驾驶设备用以巡航。

英国皇家空军1架装配有3D打印金属部件的旋风战斗机试飞成功，飞机上装配的3D打印部件包括驾驶室的无线电防护罩、起落架防护装置及进气口支架2013年欧洲宇航防务集团采用3D打印技术，用热塑性材料制造出了微型无人机原型和无人机暂用零件。

2014 年1月，一架采用了 3D 打印技术生产的零件（包括驾驶舱无线电防护罩、起落架防护装置以及进气口支架）的“狂风”战斗机完成试飞，并被英媒认为是航空制造领域大规模使用 3D 打印技术的标志性事件，是装配 3D 打印部件的战斗机首次试飞成功。

2015年6月22日，俄罗斯技术集团公司以3D打印技术制造出一架无人机样机，重3.8公斤，翼展2.4米，飞行时速可达90至100公里，续航能力1至1.5小时公司用两个半月实现了从概念到原型机的飞跃，实际生产耗时仅为31小时，制造成本不到3700美元。

这款无人机的独特之处在于，可在任意表面起降，在6000米高度飞行时的操控范围可达2500公里，有效载荷300公斤，可搭乘2-3名乘客或行李或者携带检测、监控设备；气垫可以在飞行模式下进行回收，用于军事行动，例如搭载小型制导导弹、高精度炸弹等进攻性武器，还可执行侦查任务。

中国第一艘航空母舰“辽宁”号的舰载机歼-15，广泛使用了3D打印技术制造钛合金主承力部分，包括整个前起落架中国在歼-20和歼-31的研发过程中，也采用了3D打印技术中国商飞和西北工业大学联合攻关，利用3D打印技术制造了C919大飞机的中央翼缘条。

该客机部件采用了激光成型件加工中央翼线条，其中最大尺寸为 3070mm，最大变形量则小于0.8mm，整个力学性能通过飞机厂商的测试，材料性能、结构性能、零件取样性能、大部段强度全部满足国产大型客机 C919 的设计要求，包括疲劳性能在内的综合性能，也优于传统的锻造技术。

中航工业一飞院与北京航空航天大学合作，将全三维数字化设计技术与3D打印技术相结合，已打印出了多个满足强度、刚度和使用功能要求的飞机部件（二）在军事航天领域的应用2012年，美国华盛顿州立大学某研究团队开展了利用3D打印技术为小型科研卫星生产金属和陶瓷零部件的探索性研究项目。

该研究团队演示了利用3D打印设备和仿月球岩石材料生产零部件的相关工作，使美国的“太空制造”计划向前迈进了重要一步美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心根据3D扫描与3D打印相结合的一体化制造过程进行逆向仿制,以缩短从设计到制造的开发周期时间。

2014年9月，美国国家航空航天局完成首台成像望远镜，所有元件基本全部通过3D打印技术制造，成为首家尝试使用3D打印技术制造整台仪器的单位这款太空望远镜功能齐全，50.8毫米的摄像头使其能够放进立方体卫星中；外管、外挡板及光学镜架全部作为单独的结构直接打印而成。

在3D打印的望远镜中，可将用来减少望远镜中杂散光的仪器挡板做成带有角度的样式，这是传统制造方法在一个零件中无法实现的 2014年8月31日，美国宇航局完成了3D打印火箭喷射器的测试，旨在提高火箭发动机某个组件的性能。

喷射器内液态氧和气态氢一起混合反应，燃烧温度可达到3315摄氏度，产生9吨左右的推力，验证了3D打印技术在火箭发动机制造上的可行性制造火箭发动机的喷射器需要精度较高的加工技术，使用3D打印技术可以降低制造上的复杂程度，在计算机中建立喷射器的三维图像，打印的材料为金属粉末和激光。

火箭发动机中的喷射器内有数十个喷射元件，要建造大小相似的元件需要一定的加工精度，该技术测试成功后将用于制造RS-25发动机，作为美国宇航局未来太空发射系统的主要动力工程人员正通过利用增材制造技术，制造首个全尺寸铜合金火箭发动机零件以节约成本。

 在目前太空研究中，技术人员完成任务通常需要以发射工具作为媒介，将太空站中所需的设备、零件、备用部件等各类必需品用发射工具传输至太空中然而，该方法的失效是技术人员无法预估且不能作出相应有效措施去应对为解决这种问题，美国宇航局利用3D打印技术的性能解决该难题，将该设备运送进太空，把制作的任务交给宇航员来完成，不仅成功解决费用问题，还大幅度地提升宇航员进行作业时的安全系数。

2016年4月19日，中科院重庆绿色智能技术研究院3D打印技术研究中心宣布，经过该院和中科院空间应用中心两年多的努力，国内首台空间在轨3D打印机宣告研制成功这台3D打印机可以打印最大零部件尺寸达200×130mm，帮助宇航员在失重环境下自制所需的零件，从而大幅提高空间站实验的灵活性，减少空间站备品备件的种类与数量和运营成本，降低空间站对地面补给的依赖性。

（三）在海军舰艇上的应用美国海军计划将航空母舰、巡洋舰以及驱逐舰等打造成可以移动的海上3D打印工厂，实现武器装备的按需打印，提高舰上空间的利用率长期以来,在某系列舰船或潜艇研发期间制造的部件,原厂家早已停止生产,或者已不复存在,这种情况导致了耗资而漫长的采办,有些舰船因此而无法出航。

美国海军各舰队战备中心和区域维修中心正以许多方式利用3D打印技术,既省时省钱,又保障舰队战备2014年7月1日，美国海军试验了利用3D打印等先进制造技术快速制造舰艇零件，希望借此提升执行任务速度，并降低成本。

采用3D打印及其他先进制造方法，能够显著提升执行任务速度及预备状态，降低成本，避免从世界各地采购舰船配件考虑到成本及海军后勤及供应链现存的漏洞以及面临的资源约束，先进制造与3D打印在海军舰船上的应用将越来越广。

美国海军设想了一个由技术娴熟的水手支持的先进制造商的全球网络，找出问题并制造产品美国海军的武器部门也积极寻求运用3D打印技术来解决美国能量制造基础日益缩小的问题,改善武器装备性能并加强安全性,同时缩短在舰队安装新能量系统的时间。

（四）在轻武器装备领域的应用美国Solid Concepts公司利用3D打印技术制造了世界上第一只金属手枪，并测试成功该3D打印的金属手枪由30多个零件组成，经测试该3D打印手枪的射程比常规手枪差一些，但精度相当。

AR-15半自动步枪的弹匣及其他部件也已经由3D打印技术制造出来，该枪能够射击600多次，综合性能良好目前制约3D打印技术的问题是材料，如果金属粉末材料问题能够得到解决，3D打印技术在轻武器的设计制造与维修领域将会得到广泛应用,不仅提升小型轻武器的杀伤力,而且降低关键部件补充和更新所需的时间和费用。

美军设想在未来战场上，装备有3D打印机的美军士兵即使在远离后方的前进基地，也不用担心保障问题无人驾驶运输直升机或汽车能够源源不断地将物资原料前运至基地，在无线战场网络传递的三维相片或三维设计图指导下，3D打印机可以快速制造出需要的装备物资。

美国陆军训练与条令司令部未来战争研究部主任凯文·费利克斯上校认为，3D打印技术将使美国陆军变得更加轻便和迅捷美国陆军正计划通过这种做法增强单兵作战、战区巡逻以及小型前线作战基地的可持续作战能力（五）在后勤保障领域的应用

利用 3D 打印技术，无论是武器装备还是军需物资，都可以由作战人员在战地自助生产行动所需的装备物资阿富汗战争期间，美军曾动用了大量作战力量以确保补给畅通和保障人员安全美军认为，如果当时使用了 3D 打印机与战场网络、无人驾驶运输直升机或者汽车相结合的话，就可以彻底解决这一问题，实现其后勤保障的革命性变化。

美军还拥有包括乔治亚州的 Robins 空军基地和犹他州的 Hill 空军基地等，每个基地都将开发针对物流综合体的计划，将 3D 打印技术融入装备维护和开发能力中增材制造技术的纳入，将引发后勤保障与运营模式的深刻变革，可以大大提高整个军事基地的后勤保障能力。

未来只要技术足够成熟，战场上所需要的一切，3D打印几乎都能满足有了这种“克隆”后勤物资的“移动兵工厂”，战时可快速补充作战消耗，大大提升后勤补给与保障的效率（转发本公众号文章，请注明来源于上海市军民融合发展研究会公众号）

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