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美国国防部公布增材制造战略

美国国防部近日,美国国防部发布了有史以来第一个综合增层制造战略,旨在为3D打印在美国国防计划中的应用建立一个共同愿景。

国防部长办公室制造技术计划办公室与美国军方和其他国防机构合作起草了该战略,概述了扩大3D打印在整个国防部门的应用的5个战略目标。

战略技术保护与利用办公室(STP&E)技术与制造工业基地(TMIB)主任、OSD ManTech监督员Robert Gold表示:“增材制造为国防部提供了前所未有的供应链灵活性,同时使我们的开发人员能够维持我们战士的技术优势。”

“这种策略确保国防部将通过构建我们的活动,对齐机会,改善筹资机会和改善的实施努力来实现来自AM技术的最多好处 - 所有这些都是加强我们的战士任务准备的目标。”

一辆在TACOM指挥下的M1艾布拉姆坦克。照片通过美国陆军。
一辆在TACOM指挥下的M1艾布拉姆坦克。照片通过美国陆军。

3D打印如何支持美国国防领域

该战略于今年1月公布,概述了增量制造支持美国经济和国防活动的关键方式,其中包括使用通过3D打印设计的设备,使国防系统现代化,并随后提高其性能。

添加剂制造还有助于提高材料准备,用于快速原型制作和最终用部件的生产,这反过来减少了过时硬件的风险。此外,3D打印功能辅助战争者在战场上更具创新。

“空军急切地与OSD和我们的其他服务开发了一个涉及所需的国防部战略,这些战略解决了我们的集体需求,”空军助理秘书办公室的物流和产品支持司司长副助理和产品支持秘书长用于收购,技术和物流。“这一战略至关重要,因为它提供了一种完全采用和融入我的收购和维持社区的路线图。

“我们设想AM作为一种有效的工具,可以减轻制造供应源和长期交付时间供应链缺口的减少,同时赋予Airmen能够为他们遇到的无数的维持挑战创造创新解决方案。”

美国军队一直在试用和集成3D打印美国陆军物资司令部负责人古斯·珀纳(Gus Perna)去年表示,是时候开发一种用于有效地部署3D打印在军队的军火库、仓库和工厂内。

新的战略希望建立在美国军方发起的先前和当前添加剂制造项目的成功,其中一些包括试验3D印刷导弹零件,重新设计零件黑鹰直升机,定制耳塞对于人员。

就在本周,美国海军研究生院(NPS)宣布与全球印刷品和数字文件公司的研究合作施乐公司探索3D打印如何改变军队为其部署部队提供物资的方式。

美国陆军黑鹰。照片由洛克希德马丁公司提供。
美国陆军黑鹰。照片由洛克希德马丁公司提供。

将AM集成到国防部和国防工业基地

国防部添加剂制造策略的第一个目标是实现技术的益处和跨国防御工业供应链的影响,从工程和收购到维护和维持。为此,国防部将制定内部政策和指导,以便在国防工业基地内使用3D打印到“最广泛的实际范围”。

这将涉及识别其武器系统的关键准备司机,并解决知识产权(IP)和网络保护的疑虑。有关国防部机构和服务已开始开发在各自组织各自组织中实施3D打印的初始框架,专注于资格认证指南,思想交流,远征力的指导,以及定义物流,成本建模和供应链一体化政策。

数字工具还将用于评估在准备,成本和性能方面实现添加剂制造的成功,而新的商业模式将开发和共用,在适当于国防部武器系统中使用3D印刷部件。

美国此前已经测试过高超音速导弹技术,但尚未生产出功能齐全的武器。照片由美国国防部提供。
美国此前已经测试过高超音速导弹技术,但尚未生产出功能齐全的武器。照片由美国国防部提供。

通过国防部和外部合作伙伴调整3D打印

国防部战略的第二个旨在重点是正式对准新的和先进的瘾地制造的设计和技术的领导力,资源,指导和流程。这将看到建立一个跨国国防部协作框架,名称为联合国防制造理事会(JDMC),将能够巩固和共享信息。

JDMC将监督新成立的联合增材制造工作组(Joint Additive Manufacturing Working Group,简称JAMWG),该工作组将作为一个分享最佳实践、识别共同挑战、联合项目合作以及建议政策或指导变化的论坛。国防部还将继续开发其当前的增材制造路线图,以最好地告知服务实施计划和评估资源。

国防部将继续与相关机构一起工作美国宇航局, 这能源部(DoE),联邦航空管理局(FAA)利用他们的工作,并确定与3D打印相关的联合项目。

武装部队正在观察一台3D打印机。照片由海军陆战队提供。
武装部队正在观察一台3D打印机。照片由海军陆战队提供。

促进3D打印的敏捷使用

增量制造战略的第三个目标是通过增加对3D打印的科学理解、设计和应用,使国防部能够更好地响应其士兵的需求,从而扩大该技术在其服务和工业基地中的应用。

为了满足3D印刷零件及其流程的资格和认证需求,以促进这一扩大的规模,国防部将引入基于风险的方法来管理高风险部件的水平或严格和成本,例如关键安全项目。DOD将利用数据,经验教训以及从其先前和现有的添加剂制造项目的最佳实践,以制定共同的标准和标准,以加速其资格认证流程。

这将包括使用虚拟环境,如数字双胞胎,以改善制造操作和支持材料准备向前推进。国防部将扩大其数字数据线程,以确保其在世界各地部署的部队安全有效地使用3D打印,并将增加后勤、材料、机器和人员培训方面的考虑。

黑鹰直升机。照片由洛克希德马丁公司提供。
美国军方正在制造其黑鹰直升机的数字孪生。照片由洛克希德马丁公司提供。

通过知识分享扩大熟练程度

在制造业部门对先进技术的更多熟练劳动力需求的广泛的国家趋势也适用于国防部自己的操作,这个特定的目标围绕解决美国制造业劳动力的挑战,以支持国防。该战略列出了国防部在教育和培训下一代使用先进技术(如3D打印)方面的关键作用,包括国防部人员。

为实现这一目标,该部门将帮助其劳动力在学习3D打印过程和最佳实践,用于3D打印零件的动手培训,并通过各级员工分享知识,从决策者到学徒。在此之内,在未来十年内,国防部的崛起将是国防部的大焦点,与工业和学术合作伙伴联系,以分享知识和专业知识。

美国海军科学家研究了赫皮鱼如何用于开发海军应用的新材料。照片通过Ronald Newsome /海军。

确保增材制造工作流

国防部增材制造战略的最终目标是确保整个3D打印工作流程及其数字线程的网络安全,同时保护3D打印生产和测试过程。

考虑到这一点,国防部将增强其目前的工具和标准,以使受控访问和使用最新的数字数据到合格人员,并将在其机器和批准的数字网络之间实现直接和安全的连接框架和协议。该部门还将从原材料管理到最终部件验证改善其质量保证流程。

Digital twin technology will also be used to validate, and prevent tampering with, the DoD’s digital supply chain, and the organization will partner with industry players to identify and implement best practices and risk management approaches for information technology – computers, software, and digital twins – and operational technology – the hardware and software to manage physical devices.

添加剂制造检验和计量实践也将与零件安全验证的原位传感的开发一起标准化。

3D打印金属部件测试定制合金的能力。这一部分以新成立的陆军期货司令部为标志,展示了3D打印的几何能力。照片由美国陆军/大卫·麦克纳利提供。
3D打印金属部件测试定制合金的能力。这一部分以新成立的陆军期货司令部为标志,展示了3D打印的几何能力。照片由美国陆军/大卫·麦克纳利提供。

关键步骤

国防部和OSD Mantech将共同努力,推动添加剂制造策略,继续合作在联合活动,细化实施计划和维持有关其3D打印数字工作流程的政策和倡议。

战略中确定的目标为国防部克服当前的挑战和障碍铺平了道路,采用增材制造,技术成熟,劳动力专业知识,以及数据、材料和机器的可用性,预计将促进美国国防领域的广泛使用。

Ultimately, it is hoped the strategy will provide a pathway for 3D printing to aid in the modernization of the nation’s defense through providing more lethal systems powered by innovative designs, increased material readiness, and empowering deployed personnel to solve problems wherever they are, in real-time.

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特色的图像显示在Tacom下的M1亚伯拉姆罐。照片通过美国陆军。