增材制造在高原寒区装备维修保障中的应用研究

张成龙

摘要：本文通过系统梳理近几年增材制造在国内外装备维修保障领域的应用情况，指出在装备维修保障中应用增材制造技术具有精确修复、保障高效、制造快速等技术优势，提出了增材制造在高原寒区装备维修保障中的应用对策，对于解决两高地区装备维修保障任务重。零部件供应难度大等问题提出理论研究。

关键词：增材制造；高原高寒地区；装备维修

增材制造（Additive Manufacturing），是一种以数字模型又件为基础，运用粉末状金属或者塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，被誉为“第三次工业革命的重要标志”。世界各国对于增材制造技术十分重视，将其在广泛应用于船舶制造、航空航天、装备维修、武器研发等多个领域，在缩短武器研制周期、提高材料利用率、强化战场保障能力等方面发挥出巨大作用。

一、增材制造在装备维修保障领域应用现状

增材制造技术的突出特点在装备维修领域具有巨大潜力，世界军事强国都加紧推进其在装备维修保障的实践与应用，我国也在不断探索增材制造技术在装备维修的应用推广，并已经取得了良好效果。

（一）外军应用情况

外军在应用增材制造技术保障本国武器装备方面做了多种实验和尝试。2014年美军一架AV-8B “鹞”式飞机在美海军两栖攻击舰上进行硬着陆时损坏了鼻锥处的一个结构框架，维修小组使用增材制造技术将受损部件及时修复，保证战机快速修复并恢复工作。韩国InssTek公司使用增材制造技术为韩国空军成功完成了F-15K战斗机铁合金发动机护罩和钻合金空气密封件的修复工作，该方法制造的零件加工时间短，完全满足安全性、可靠性等使用要求2016年，以色列空军维修单位（AMU）利用增材制造技术，制造强度相当于铝的塑料聚合物零部件修复老旧的F-15战斗机，使翻新后的飞机恢复战斗力。

（二）我军应用情况

随着我国增材制造产业不断发展成熟，利用增材制造技术成功解决了我国多种新型武器装备研发和制造过程中遇到的问题和困难，对我国装备发展起到了关键性的助推作用。在“第二届军民融合高科技成果展”中，由西安交通大学牵头，联合华中科技大学和空军装备部武汉汽车修理厂共同研制的“战场环境增材制造维修保障系统”参加展览，该系统集多种功能于一体，具有技术集成高、系统机动性强、适用范围广等特点，能够极大解决我军实战化条件下装备维修诸多问题，有望成为我军下一代战场快速应急抢修保障装备。

二、增材制造在装备维修保障领域的应用优势

增材制造技术具有高效、便携、节约、精准等特点，对于解决传统装备维修保障遇到的困难和问题有先天优势。

（一）解决保障过量和保障不足问题

随着科学技术的进步和发展，信息化武器装备的结构日趋复杂，对于装备损坏的情况很难预测，维修所需的配件种类、数量更是难以估计，经常出现维修用不上的零部件有较大富余，需要用的却不够用的情况。利用增材制造技术能够准确、及时地将所需的配件打印出来，有助于解决装备配件仓库管理问题，减少不必要的资源浪费。

（二）快速制造复杂结构配件

增材制造是层层打印，积累叠加制造出產品，因此，对结构复杂，传统工艺制造难度大的配件具有先天优势，并往制造通过计算机直接控制，对于复杂配件的生产速度比传统制造速度更快在未来信息化战场上，技术保障人员可以随时使用携带的增材打印机，快速打印出所需部件进行装配，即便是复杂结构的零部件也能够短时间内造出，缩短武器装备应急抢修时间，及时让受损装备重新投入战场。

（三）缓解维修配件与工具的供应压力

武器装备维修需要较多的零部件，对于军中特有装备维修还需要用专业的维修设备和维修工具，但是由于供应环节中各种因素影响，所需的修理配件、设备、工具有时很难按时补充到任务部队，导致在具体组织、实施装备保障上增加难度，这在一定程度下影响和制约了武器装备维修保障能力的提高。采用增材制造技术，通过预先准备零部件的3D模型数据，维修人员不仅可以直接制造出所需的零部件，还可以借助网络和生产厂家联系，获得维修工具的相关数据资料，并现场打印维修所急需的维修工具，缩短装备维修配件和工具的供应链条，提升保障效率。

三、增材制造在高原高寒地区装备维修保障领域应用的对策

（一）创新两高地区装备维修保障模式

利用增材制造技术有助于部队装备保障模式创新发展、解决偏远地区部队装备保障难度大的现实难题。2013年，美军在阿富汗部署两个增材制造实验室，该实验室将增材制造装备封装到一个长达6米为集装箱内，将塑料、钢铁和铝等材料快速打印为战场急需的零部件，极大地增强了作战分队的可持续作战能力。我军未来可以为偏远哨所地区部队配发增材制造装备，有助于部队装备日常维修保养，减少对后方投送的依赖，对急需的零部件能够随时制造，实现“后方投送保障”向“前线自我保障”的模式。

（二）改进两高地区器材供应保障方法

近几年，西部战区部队大量列装新型武器装备，出现新旧装备同时存在，武器装备型号多样、种类繁杂，并且西部地区自然条件对装备零配件供应造成风险和挑战。针对困难和问题，运用增材制造技术可以减轻任务部队工作负担。一是对于大量不同型号装备，增材制造可以有针对性地制造维修零部件，提高维修保障灵活性。二是缩短各型装备备件供应链条，减轻运输保障部队任务风险和困难口三是有助收集我军在两高地区维修器材消耗数据，通过计算机记录备件打印数量。整理出不同零配件消耗量，有助制定相应器材消耗标准，为制定预置预储方案和制定应急维修计划提供数据支持和参考

（三）用于两高地区战时受损装备紧急抢修

边境反击作战具有装备抢修时间紧、后方配件难供应、战损装备不确定等特点，由于战时装备维护和抢修面临多种突发状况，装备维修保障力量不能准确携带大量所需零部件，可能难以满足战时应急抢修的需求。利用增材制造技术，一线维修人员在战场可根据实际需求，打印维修所需的维修工具或设备，必要时还可由后方设计人员根据前线维修需求临时设计新的维修工具和设备模型，利用前线部署的增材制造设备制造需要的维修工具，进而保证修理的及时性。

结束语

增材制造技术能够有效减少战时装备维修保障链条，缩短装备抢救抢修时间，提高受损装备重返战场的概率，对于瞬息万变的边境作战起到重要技术支撑作用。

（作者单位：国防大学联合勤务学院研究生二队）