读2025世界前沿技术发展报告143D打印技术(中)

1. 国防军事3D打印应用

1.1. 国防军事领域是3D打印技术应用的前沿阵地，随着无人机和远程武器的需求增加，许多依赖于传统铸造和锻造工艺的关键部件，受限于工艺生产周期和铸造能力，面临着日益增长的供应短缺问题，影响了国防军事装备的部署和维护

2. 先进军事装备研发

2.1. 柏克德公司引进Velo3D公司无支撑金属3D打印方案

• 2.1.1. 专注于开发针对金属3D打印产业化的设备与软件解决方案，其专有的无支撑打印技术允许生产复杂几何形状的零件而无需传统支撑结构

• 2.1.2. 不锈钢415合金是一种铁铬镍合金，在一定温度范围内具有良好的拉伸强度和耐腐蚀性

2.2. AML3D公司获得澳大利亚国防科技集团合同，测试两种先进海洋部件

• 2.2.1. 利用专有的电弧增材制造技术（Wire Arc Additive Manufacturing）​，使用镍铝青铜（Nickel Aluminium Bronze）合金和高强度双相钢合金为澳大利亚国防科技集团打印了两个具有代表性的船舶部件，这两种材料在海水中的耐腐蚀性和耐用性优异

2.3. Aerojet Rocketdyne公司价值2200万美元的合同，用于研制增材制造高超声速装备推进系统

• 2.3.1. 通过3D打印技术开发高超声速装备推进系统原型

• 2.3.2. 旨在实现复杂高超声速武器组件制造流程多样化

• 2.3.3. 利用3D打印技术完成高超声速超燃冲压发动机端到端制造流程中的数个重要步骤，目标是深度变革传统的超燃冲压发动机制造工艺，简化操作以实现更高的效率和成本效益

2.4. Ursa Major公司完成金属3D打印液体火箭发动机地面热火测试，为推动高超声速和空间推进技术提供支持

• 2.4.1. 该公司于2023年5月开始研发Draper发动机，这意味着该发动机在不到12个月的时间内就实现了首次成功热点火，研发速度远超行业常规

• 2.4.2. 采用了非低温煤油过氧化物燃料组合，并基于封闭式催化循环技术，其推力最高可达4000磅（约合1814千克）​

• 2.4.3. 利用闭式循环技术将最大推进功率降低至10%以下，从而扩大了载体的机动速度控制范围，提升了机动性和灵活性

2.5. 利用人工智能软件完成基于3D打印的小型无人机设计和制造

• 2.5.1. 可以使用人工智能设计3D打印无人机，通过输入航程、负载、航速等一系列参数，可在一天内快速设计和制造出小型无人机

• 2.5.2. 3D打印技术是实现无人机快速制造的关键

2.6. 完成了3D打印zha弹的首次试验场测试

• 2.6.1. 完成了3D打印zha弹的首次“竞技场测试”​（一种受控环境下的军事演习）​

• 2.6.2. 不仅具备有效性，还表现出意想不到的特性，如在爆炸物理和zha弹碎片方面有所改进

• 2.6.3. 3D打印技术在制造zha药容器方面具有巨大潜力，在加快产量的同时成本更低

3. 军事装备制造与维护

3.1. Firestorm Labs公司筹资1200万美元用于开发微型集装箱式3D打印无人机工厂

• 3.1.1. 开发一种名为xCell的微型集装箱式3D打印无人机工厂

• 3.1.2. xCell集装箱是一种半自动化的远征制造单元，不受人工电力等条件限制，具有快速部署和高效生产的能力

• 3.1.3. xCell集装箱制造的“Tempest”无人机长6英尺（约合1.8米）​，翼展为7英尺（约合2.1米）​，最大起飞重量为55磅（约合25千克）​，可携带10磅（约合4.5千克）的有效载荷，并可根据所需的航程、滞空时间和巡航速度进行配置

3.2. Titomic 3D打印机

• 3.2.1. D523是一款低压冷喷涂打印机，专为表面修复和保护设计（在表面涂覆厚厚的特种金属层而不产生熔化）​，可在便携式和静态设置中提供涂层修复，其先进的维护功能非常适合军事应用的严格要求

• 3.2.2. D523适用于金属、玻璃、陶瓷和塑料等材料，适应性强，可以修复金属器件常见的问题，如磨损、裂纹和其他损坏，还可以恢复发动机部件的形状

3.3. 展示24小时内设计、组装和部署6架3D打印无人机的能力

• 3.3.1. 通过自动化设计软件，能够在10分钟内根据尺寸、有效载荷和动力要求改进无人机的空气动力学机身，再通过3D打印技术迅速制造无人机的机身部件

• 3.3.2. 低成本（重新打印花费20～50美元）就地制造和快速部署能力对于现代军事具有重要意义

3.4. SPEE3D公司推出新型远征制造单元，将用于海事和国防工业关键部件的现场制造

• 3.4.1. 3D打印机制造商SPEE3D推出新型远征制造单元（Expeditionary Manufacturing Unit，EMU）​

• 3.4.2. XSPEE3D高速金属3D打印机与SPEE3Dcell后处理单元结合在两个坚固的容器内，可通过卡车、轮船或飞机部署

• 3.4.3. 使海事和国防工业能够在偏远和恶劣环境中生产重要金属部件，简化供应链从而减少对漫长物流的依赖并缩短交货时间

3.5. 在环太平洋军演期间部署金属和聚合物3D打印机，展示了保障军事供应链的能力

• 3.5.1. XSPEE3D于2022年推出，是一个集装箱化系统

• 3.5.2. 采用SPEE3D的冷喷涂技术，也被称为“超声速颗粒沉积”​（Supersonic Particle Deposition）​

• 3.5.3. 快速生产大型金属零件的能力非常适合短时间内获得零部件的军事应用场景，使得关键零部件的交付时间从几天缩短到几小时

3.6. 使用3D打印金属零部件

• 3.6.1. 利用梅尔蒂奥公司的金属3D打印技术，制造出不锈钢精密金属部件

• 3.6.2. 不同于以往使用金属粉末制造零部件，而是选择金属丝焊接材料，该技术利用激光束作为热源，将金属丝材料熔化并逐层沉积在基材上，形成所需的三维金属部件，不仅大大节约材料，且体积更小，便于携带

3.7. 洛克希德·马丁公司利用3D打印技术制造“灰鲭鲨”高超声速导弹，实现模块化、低成本、快速生产能力

• 3.7.1. ​“灰鲭鲨”通过全数字开放式架构设计、3D打印制导系统和尾翼（生产速度相较传统方法提升10倍）​，以及大量采用成熟的技术，实现了模块化、低成本、快速生产等

• 3.7.2. 还可适配垂直发射系统，与水面舰艇和潜艇集成

3.8. Beehive Industries公司计划通过3D打印技术制造小型发动机

• 3.8.1. 不仅减少了对供应商的依赖，降低了生产成本，还大幅提升了燃油效率，提供了比传统发动机更快的交付速度和更低的成本

3.9. 实现海上3D打印高强度铝合金

• 3.9.1. ElemX 3D具有300毫米×300毫米×120毫米的成型空间和每小时0.5磅（约合227克）的打印速度，专为满足海上作战快速制造需求设计，所有产品均达到军用性能标准

3.10. 洛克希德·马丁公司开设新3D打印工厂，用于生产M142火炮火箭系统

• 3.10.1. 配备了尼康（Nikon）SLM Solutions生产的大幅面激光粉末床熔融3D打印机、热处理和检测设备，以支持金属3D打印部件的快速生产和部署

4. 军事基础设施建设

4.1. 3D打印技术建造营房

• 4.1.1. 使用一种名为Lavacrete的专有混凝土基材料，具有防霉、抵御极端天气、降低能耗的能力，并可以根据当地的环境条件（包括湿度和温度）进行定制，确保达到最佳性能和美观效果

• 4.1.2. 该营房将用于集体训练，每个营房将放置36张双层床，最多可容纳72名士兵

4.2. 制作出美国迄今最大的3D打印土木工程部件，提高基础设施修复效率

• 4.2.1. 整个制造和安装过程用时12周，相较传统制造方法的18个月大幅缩短了时间，提高了美国基础设施的稳固性和修复效率

4.3. 内华达大学开发3D打印混凝土结构新方法

• 4.3.1. “远征结构自动化建造”​（Automated Construction of Expeditionary Structures）计划的一部分，致力于为军事行动提供可部署的3D打印解决方案