3D打印技术在武器装备维修中的应用研究

第38卷第4期2017年4月白动化仪表PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATIONVol.38 No.4Apr.20173D打印技术在武器装备维修中的应用研究罗大成1，2，刘延飞1，王照峰3，刘志国4，王秋妍1(1.火箭军工程大学理学院，陕西西安71〇〇25;2.中国人民解放军75833部队，广东广州510510;3.火箭军工程大学科研部，陕西西安710025;4.火箭军工程大学三系，陕西西安710025)摘要：21世纪初期，3D打印技术在金属零部件制造的应用取得了重大突破，并开始应用于飞机、火箭等装备部分零部件的制造，这 为该技术在武器装备维修中的应用提供了契机。

为了探讨3D打印技术在武器装备维修中的应用，介绍了国内外3D打印技术的发展 现状、基本原理及其分类。

总结了目前公开发布3D打印机采用材料的种类及打印产品的最大尺寸，现有3D打印技术制作的零部件 的最大尺寸可达立方米级，可以满足武器装备绝大部分零部件的制作需求。

分析了目前武器装备维修存在的问题，以及3D打印技术 在装备维修中应用的优势。

探讨了3D打印技术在装备维修中的应用，包括在复杂结构件中、组合件一体化成型和复杂结构件维修中 的应用，以及实物备份和3D打印设备相结合的新型保障模式，并总结了3D打印技术在装备维修应用中需要解决的技术问题。

研究 表明，3D打印技术在武器装备维修方面具有广阔的应用前景。

关键词：航空航天；智能制造；3D打印；增材制造；快速成型技术；一体化成型；发动机中图分类号：TH17;TP207 文献标志码： A DOI：10.16086/j. cnki. issnl000 -0380.201704008Research on the Application of 3D Printing Technologyin Maintenance of Weapons and EquipmentLUO Dacheng12,LIU Yanfei1,WANG Zhaofeng3,LIU Zhiguo4,WANG Qiuyan1(1. School of Science,Rocket Force University of Engineering,X i? an 710025 ,China；2.75833 Troop of PLA,Guangzhou 510510,China；3. The Research Section,Rocket Force University of Engineering,X i? an 710025 ,China；4. The No. 3 Department, Rocket Force University of Engineering,X i? an 710025 , China)Abstract：In the early 21st century,the 3D printing technology achieved a m a j o r breakthrough in manufacturing metal parts,and started to b e applied in manufacturing s o m e of the parts for airplanes,rockets a n d etc. This provides 3D printing technology a valuable opportunity for the application in w e a p o n e q u i p m e n t maintenance. In order to investigate the applications of 3D printing technology in m a i n t e n a n c e of w e a p o n a n d e q u i p m e n t,the current status of d e v e l o p m e n t,the basic principle a n d classification of 3D printing technology are introduced. T h e types of material u s e d b y 3D printer a n d the m a x i m u m sizes of the products printed that public released are sum m a r i z e d,i t is c o n c l u d e d that the m a x i m u m sizes of the parts m a d e b y 3D printing technology c a n reach the level of cubic m e t e r s,so this c a n satisfy the requirements for m o s t of the parts for w e a p o n a n d equipment. T h e shortcomings of the m e t h o d s a d opted at present in w e a p o n e q u i p m e n t m a i n t e n a n c e a n d the superiority of 3D printing technology for its application in w e a p o n e q u i p m e n t m a i n t e n a n c e are analyzed. T h e applications of 3D printing technology in w e a p o n e q u i p m e n t m a i n t e n a n c e are d i s c ussed,including in producing c o m p l e x c o m p o n e n t s,the integrated m o l d i n g of b o n d e d b l o c k,a n d the m a i n t e n a n c e of c o m p l e x c o m p o nents. A novel m o d e l of w e a p o n e q u i p m e n t m a i n t e n a n c e b a s e d o n the combination of duplicate c o m p o n e n t s is presented. Finally,some of the technical issues w h i c h m u s t b e solved in w e a p o n e q u i p m e n t m a i n t e n a n c e are s u m m e d up. R e s e a r c h s h o w s that 3D printing technology has a broad application prospect in w e a p o n s e q u i p m e n t maintenance.K e y w o r d s：A e r o s p a c e；Intelligent m a n u f a c t u r i n g；3D printing；Increasing material m a n u f a c t u r i n g；R a p i d forming techn o l o g y；Integrated m o l d i n g；E n g i n e等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技5 S术[1]。

理论上只要有3D模型电子设计图纸及打印材3D打印技术的专业术语为“快速成型技术”，是 料，就可以根据需要，采用3D打印技术快速制造出各一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料 种部件。

因此3D打印技术被广泛应用于小批量和复修改稿收到日期=2016-10-19作者简介:罗大成(1981—)，男，博士，讲师，主要从事3D打印应用技术、导航、制导与控制等方向的研究。

E -m ail:luodcheng@,第4期3D打印技术在武器装备维修中的应用研究罗大成，等• 33 •杂零部件的制造，在武器装备研制、制造和维修以及战场抢修等方面具有广阔的应用前景。

近年来，3D打印技术在我国日益受到重视。

其关键技术研究不断取得突破，性能不断提升，在军民用领域的应用取得重要进展[1]。

这些都为3D打印技术在我国武器装备维修中的应用提供了契机。

本文主要初步探讨3D打印技术在我国装备维修中的应用优势及可能的应用领域。

1 3D打印技术的国内外发展现状3D打印技术的研究始于1892年J.E.Blanther提出叠层制造原理[2]，然而受限于打印材料和打印方法，3D打印技术的发展一直比较缓慢。

直到20世纪80年代，3D打印的新方法不断涌现并逐步成熟、材料不断丰富，使得3D打印技术开始飞速发展，各种3D打印原理样机不断出现。

3D打印产品被广泛应用于食品、建筑、医疗卫生、航空航天等多个领域，可以制造食品、骨骼、器官、飞机起落架、火箭发动机喷嘴、太空基地等多种产品[3]。

从2010年开始，各大国纷纷制定了发展3D打印技术的计划或政策，大量企业进入3D打印领域，初步形成了 3D打印技术发展的产业链。

从20世纪70年代末至今，3D打印技术的发展大致经历了概念阶段、实验室阶段、萌芽阶段、培育阶段和发展阶段这五个阶段[2<，其发展历程如图1所示。

1980年以前 1980s 1990s 2000s 2土 10 年专今^----:------概念阶段实验室阶段萌芽阶段培育阶段发展阶段理工艺及专利^>技术及设〇软件及耗材耗材及服务图1 3D打印技术发展历程示意图Fig. 1 D e v e l o p m e n t process of the 3D printing technology 近年来，3D打印技术在金属零部件的制造上取得 了很大进展，各大国纷纷开始探讨其在武器装备制造 与维修中的应用，如美国NASA某型火箭采用3D打印 制造的点火装置通过点火试验，美国的F22战斗机以 及我国的矸-15、矸-31均采用了 3D打印技术制造 的零部件。