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美国陆军考虑为“黑鹰”直升机提供3D打印零件

美国陆军希望为其“黑鹰”直升机进行3D打印替换零件,这种按需打印零件可以使一线部队摆脱后勤挑战,并使其更具机动性。

想象一下,您处于战场上,作战单位的补给线受到了攻击,被切断的威胁已经隐约可见。

幸运的是,您已经部署了3D模型的档案、一些3D打印机和大量粉末原料,那么你现在可以按需3D打印您需要的维修零件。

专家说,后者可以使前线部队从后勤挑战中解放出来,并使它们在为未来战争设想的快速全面作战中更具机动性,并可以大大节省成本。

这就是为什么堪萨斯州威奇托州立大学将一架美国陆军“黑鹰”直升机逐一拆解的原因。美国航空与导弹司令部(AMCOM,Aviation & Missile Command)负责人告诉《破防》杂志,他们正在仔细扫描每个“黑鹰”直升机组件,以创建可用于3D打印的详细三维模型。

AMCOM首席少将托德·罗亚尔(Todd Royar)解释说:“我们目前正在拆卸UH-60直升机。对于每个组件,他们正在对其进行扫描,对其进行3D模型化,并将其放入CAD(计算机辅助设计)文件中……我们将在几个月后完成它们。”

“黑鹰”直升机的UH-60L型号有多少个不同的组件?

罗亚尔表示:“我们预计可能会从中获得大约20,000个结构零件,我们将对其进行研究并评估每个零件,以查看是否可以安全,经济地将其替换为3D打印版本。”

许多行业已经从3D打印中受益,包括航空业,现在飞机在整个机身上都具有3D打印的零件,美国空军正在效仿,而现在的陆军同行也正在为战斗车辆做同样的事情。

但是,尽管3D打印机足够简单,甚至儿童都可以使用,但如果您要打印能够战斗甚至飞行的零件,则不能只盯着原始零件并猜测尺寸。好在现在使用现代数字设计技术的公司都会为其新零件制作3D模型,并且通常会与政府共享这些模型。

例如,坦克自动司令部(TACOM,Tank-Automotive Command)拥有用于新型步兵小队车辆的数据文件,并计划3D打印某些零件作为概念证明。但是,对于大量的较旧零件,根本就不存在数字模型,其中一些零件可以追溯到几十年前。

要建立一个不存在的模型,您需要使用专门的扫描仪:有些是手持式的,有些则安装在机械臂上的,将每个零件映射为三维尺寸。

TACOM司令官达伦·沃纳(Darren Werner)准将解释说,这只是复杂过程中的第一步,您必须研究和分析零件,以识别哪些零件适合3D打印,因为并非所有零件都适用。达伦将军负责管理美国陆军在岩岛兵工厂的先进制造卓越中心。

例如,某些组件可能承受的压力过大,以至于最好使用传统的“减法”制造方法从单个固体金属块中进行加工,而不是通过逐层地将对象层叠起来的3D打印。它们可能还需要用到3D打印机无法处理的特殊材料或经过一些特殊处理,或者它们可能尺寸太大而无法使用3D打印机生产。其它因素还包括,虽然该零件可以3D打印,但传统的制造方法更加价格便宜。

一旦确定了合适的零件,就需要证明3D打印版本是安全可靠的。将军们在新闻发布会上表示,这是该过程中最苛刻,最耗时的部分之一,尤其是对于必须满足美国陆军和FAA飞行安全标准的飞机。

罗亚尔表示:“一旦有了3D模型,打印零件就相对容易了,但是要确保其符合标准,这很难。”

至于节省成本,《大众机械师》报道称,美国空军将节省数百万美元,并且飞行员可以使用在职飞行员发明的简单工具,省去在油箱内爬行的繁琐工作。加压的检漏杯可将检测燃油箱泄漏所需的小时数减少多达75%,从而每年可节省超过一百万美元的服务费用。最重要的是,新工具是3D打印的,生产成本仅为15美元。

拥有一支老化的冷战时期飞机机队的美国空军尤其脆弱。

据《连线》报道,美国空军飞机的平均寿命为23年。每个季度,军事部门都会看到10,000个零件请求没有得到满足,尽管它愿意支付高昂的费用来更换曾经耗费仅几美分的零配件:例如一个C-17“环球霸王Ⅲ”的马桶座套的出价高达10,000美元,而一个3D打印的马桶座套的价格是300美元。

美国空军也已经对其航空发动机的一个金属零件进行了3D打印。

据《大众力学》报道,替换零件是为B-52“同温层堡垒”轰炸机提供动力的发动机,它将使飞机继续保持飞行状态,直到20年代末,新的发动机安装到老化的轰炸机上为止。

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