從長遠發(fā)展和應(yīng)用看,3D打印技術(shù)在裝備維修領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景,能夠為信息化戰(zhàn)爭裝備維修保障提供重要技術(shù)手段。
1)提升裝備快速維修能力。3D打印具有材 料制備、零備件一體化特點,可現(xiàn)場加工、現(xiàn)場成型、快速替換,與傳統(tǒng)維修需要后送加工、戰(zhàn)場前遞相比, 節(jié)奏大為縮短,維修更加快速,還具有前所未有的制造柔性。一是3D打印可數(shù)字化制造,大幅提升了維修保障效率。傳統(tǒng)的部件和備件制造要依靠模具,工序耗時長,利用3D打印技術(shù),可實現(xiàn)“一個人就是一家工廠”,只要數(shù)小時,就可以形成修改后的數(shù)字化“模具”三維數(shù)據(jù),并迅速投入生產(chǎn),從而大大提升裝備維修保障效率。二是可針對裝備上無法拆卸的部件進行原位快速修復(fù)。在故障部件能夠局部可觸的情況下,可用3D打印快速修復(fù)故障部位。美國的AV-8鷂式戰(zhàn)機在起飛過程中發(fā)生故障,硬著陸時戰(zhàn)機鼻錐輕微受損,工作人員采用3D數(shù)字數(shù)據(jù)和增值材料技術(shù)對其進行原位修復(fù), 大大節(jié)省了維修成本和時間 。三是可快速增材再制造修復(fù)損傷零部件。針對裝備使用過程中損傷的零部件,利用3D打印技術(shù),建立損傷部位的再制造模型,可實現(xiàn)零件的快速增材再制造成形, 恢復(fù)其形狀尺寸及理化性能,甚至使零部件性能在恢復(fù)后得到提升 。
2)輔助裝備維修性設(shè)計。3D打印技術(shù)能夠 快速根據(jù)零部件設(shè)計圖打印出零件模型,無需進行模具開發(fā), 生產(chǎn)工藝簡單,可推廣應(yīng)用于裝備維修性設(shè)計。一是在裝備設(shè)計階段,可通過3D打印技術(shù)快速生成裝備模型,對裝備維修性中的可達性、拆解性等進行驗證。二是3D打印可以實現(xiàn)任意復(fù)雜形狀零件的“自由制造”,產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度對工藝影響不大,可以解決過去傳統(tǒng)加工方式難以制造的零件成形,從而改進結(jié)構(gòu)設(shè)計,提升裝備的維修性。三是根據(jù)部件可靠性、維修性指標(biāo),可以設(shè)計一些戰(zhàn)損替代部件,適當(dāng)降低備件指標(biāo)性能盡可能滿足戰(zhàn)場基本需求。根據(jù)這個修理理念, 廠家可設(shè)計出專門供戰(zhàn)場臨時替換的替代備件三維數(shù)學(xué)模型。
3 )用于戰(zhàn)時快速制造備件和維修工具。隨著裝備系統(tǒng)日益復(fù)雜,導(dǎo)致裝備零部件種類多、數(shù)量大,而且損傷類型多樣,無法及時供應(yīng)備件和維修工具,3D打印可以快速實現(xiàn)備件和工具制造,滿足戰(zhàn)損裝備應(yīng)急搶修需求。一是可快速制造戰(zhàn)時裝備備件。戰(zhàn)時, 技術(shù)保障人員可隨時利用儲存的部件三維數(shù)字圖像,快速打印出備件,為戰(zhàn)損裝備應(yīng)急搶修提供有效的解決方案。二是可快速生產(chǎn)戰(zhàn)時維修工具設(shè)備。利用3D打印技術(shù),一線維修人員可根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備的數(shù)字化圖紙,現(xiàn)場打印維修所需的維修工具或設(shè)備,必要時還可由后方設(shè)計人員根據(jù)前線維修需求臨時設(shè)計新的維修工具和設(shè)備,再利用前線部署的3D打印機制造定制的維修工具。美國航天局正積極探索在太空任務(wù)中使用3D打印技術(shù), 為宇航員打印所需工具和零備件。
4)推動裝備維修保障模式創(chuàng)新發(fā)展。3D打印技術(shù)是實現(xiàn)靠前維修、戰(zhàn)損即維修的重要技術(shù)手段,在伴隨保障、靠前保障和裝備巡修方面越來越體現(xiàn)其優(yōu)勢。
一是使靠前維修成為裝備維修保障的重要手段。3D打印技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用, 使裝備維修保障機構(gòu)能最大限度地靠近作戰(zhàn)地域進行配置,及時為一線作戰(zhàn)部隊提供其所需要的各種維修服務(wù),確保部隊具有持久的戰(zhàn)斗力。
二是使伴隨保障成為新作戰(zhàn)空域維修保障的主要手段。信息化戰(zhàn)爭條件下,未來作戰(zhàn)范圍更加廣闊,作戰(zhàn)空間更加多樣, 太空作戰(zhàn)和遠洋作戰(zhàn)等新的作戰(zhàn)樣式將給部隊裝備維修保障帶來更大困難,通過配備3D打印設(shè)備進行伴隨保障,能夠突破空間與地域的限制, 更好地解決臨時搶修中備件“帶的用不上,用的沒帶上”等突出問題。
三是使裝備巡修成為提升部隊裝備戰(zhàn)備完好的有效手段。目前,部隊裝備巡修工作量大、效率低,每次巡修只能針對某幾種裝備, 發(fā)揮作用有限,如果部隊開展巡修時能夠配備3D打印機和打印材料,既能滿足部隊維修需要,又能增加維修的適應(yīng)范圍,從而大大提高裝備巡修效率。
5 )推動裝備維修方案的科學(xué)設(shè)置。在裝備維修保障體系中,裝備修理預(yù)案的設(shè)定對裝備維修保障能力提升具有重大影響,利用3D打印技術(shù), 裝備生產(chǎn)設(shè)計單位可根據(jù)部件可靠性、維修性和保障性等指標(biāo),預(yù)先為裝備和部件設(shè)計好3D打印修理預(yù)案。
一是對部件按修理等級進行分類, 研究確定哪些是關(guān)鍵部件,確定部件損傷概率、部件修理響應(yīng)時間、部件打印時間、部件材料特性和部件可拆卸性等指標(biāo),并按照這些特點對可3D打印的關(guān)鍵零部件進行分類。
二是設(shè)置部件的修理手段,修理手段有很多種,如直接更換備件、3D打印快速增材再制造成形、3D打印原位修復(fù)、 拼修等。三是設(shè)置多級修理預(yù)案,根據(jù)戰(zhàn)場情況、設(shè)計情況和使用情況,把3D打印修理技術(shù)手段與故障類別對應(yīng)起來,根據(jù)戰(zhàn)場的緊急程度,設(shè)置多級修理預(yù)案,提高裝備維修效率。
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