眾所周知，美國的軍事、航空航天實力全球第一，這也得益于美國在3D打印領域全球領先的金屬材料研發能力。近年來，增材制造（即3D打?。┭杆偕郎?，美國也于2012年10月在俄亥俄州揚斯頓成立了首個世界前沿的國家增材制造創新研究所（NAMII），以鞏固其在增材制造領域的優勢。

　　日前，美國得克薩斯州一家儀器公司宣布用金屬粉末成功制造并測試了世界上第一支3D打印金屬槍（組裝和試射視頻）。其問世將改變人們對3D打印產品精確或強度不夠的既有印象。

　　該全球首支3D打印金屬槍的原型模板為經典的M1911式手槍，由總部位于得州奧斯汀的3D打印公司“固體概念”(Solid Concepts)團隊設計并制造。團隊成員根據網上的1911藍圖3D建模后用DMLS（直接金屬激光燒結）技術加熱金屬粉末使其凝固成型，DMLS技術已超過M1911槍支對零件的精度要求，再經過各種打磨以及調整槍膛等工藝，最后予以組裝。其有超過30個3D打印原件，包括不銹鋼和一些鎳鎘鐵合金材料，而彈簧和彈匣則為外購，發射仍需匹配實彈。

　　“固體概念”公司副總裁肯特·費爾斯通表示，這種整體概念是為了證明3D打印這一技術的可靠性、準確性和實用性。目前該槍已通過連發50多發子彈的耐力射擊測試，精準度不遜于常規武器。

　　接下來OFweek3D打印網將為你盤點近期美軍在3D打印領域的最新突破：

　　1、航空母艦攜帶3D打印機出海

　　美國海軍正在嘗試將3D打印技術作為“海上制造”的首選技術。在6月底，美國海軍舉行了以“打印海軍”為主題的培訓，向海員講解3D打印和增材制造技術。

　　未來海軍計劃培訓專門的3D打印兵種。當海軍的軍事設施需要新的部件時，3D打印兵種可以在數小時至數天的時間內將所需部件設計并打印出來，從而大大加快更新艦艇需求的速度。3D打印技術的引入，有望大幅提高海軍行動效率、降低開支。

　　在早先的時候，海軍已經將多材料的3D打印機裝配在兩棲攻擊艦艇埃塞克斯號（Essex）上進行測試。樂觀的消息是，埃塞克斯號的海員已經學會了如何使用設計軟件和3D打印機，并打印出來了一次性醫療設備、油箱蓋和飛機模型。接下來需要進一步驗證的就是在顛簸的海上航行中、艦艇的引擎震動中，3D打印機能否在高強度打印任務下正常工作。

　　吉姆羅泊爾上尉說：“海軍的物資供應未來將依靠3D打印技術。艦艇上裝配3D打印機就像是把工廠搬到了海上，我們可以在海上制造裝備，從而減少艦艇上裝載物品的數量。”

　　2、美海軍試驗3D打印艦艇零件

　　近日，美國海軍試驗了利用3D打印等先進制造技術快速制造艦艇零件，希望借此提升執行任務速度并降低成本。

　　美海軍近日開展了一系列“打印艦艇”研討會，并在此期間向水手及其他相關人員介紹了3D打印及增材制造技術。

　　美國海軍作戰艦隊后勤科副科長Phil Cullom表示：“考慮到成本及海軍后勤及供應鏈現存的漏洞，以及我們現在面臨的資源約束，我們不得不重新思考我們該如何做生意。隨著先進制造與3D打印的應用越來越廣，我們設想了一個由技術嫻熟的水手支持的先進制造商的全球網絡，找出問題并制造產品。”

　　美國海軍致力于未來在這方面培訓水手。采用3D打印及其他先進制造方法，能夠顯著提升執行任務速度及預備狀態，降低成本，避免從世界各地采購艦船配件。

　　“打印艦艇”活動帶頭人Jim Lambeth聲稱：“把它當成我們工具箱中的另一件工具，如果我們需要一個零件而庫存中又沒有，我們就能夠設計制造出需要的零件，這將有助于幫助我們節省成本，這也是增材制造技術將要帶給海軍的優勢之一。”

　　美國海軍需要在幾天或幾小時內找到船上需要的零件，一個模型將被設計并上傳到數據庫等待打印，實現海軍對快速反應的需求。

　　今年早些時候，兩棲攻擊艦“埃塞克斯”號安裝了一個用于測試的緊湊型3D打印機，成功打印出了樣品零件，并訓練水手使用計算機輔助設計(CAD)軟件。

　　很多美國海軍實驗室在陸地上由3D打印能力，然而，如果能在海上的動態環境下成功使用3D打印技術，將是一件里程碑式的事件。

　　美國海軍作戰發展中心概念與創新部部長Loper上尉稱：“后勤的未來是3D打印，如果我們在船上3D打印出這些產品，將顯著減少我們攜帶的供應數量。那就真的沒有限制了。”

　　3、美國將首次為宇宙飛船裝3D打印機

　　一款由美國“太空制造”公司設計的3D打印機已于近日通過美國國家航空航天局(NASA)檢查，有望于今年8月首次登上太空。

　　報道稱，NASA對該款3D打印機進行了充分審核，以確保其與宇宙飛船程序相兼容，并符合船艙內安全和運行要求。NASA工作人員稱，“太空制造”公司設計的這款3D打印機已通過審核，并有望在今年8月發射的宇宙飛船中首次使用；而該公司則已掌握了設計、制造和實驗太空設備的最新技術。

　　據悉，3D打印機的使用可以提高太空探索效率、降低成本。如果該次實驗成功，美國有望在國際空間站(ISS)安裝一款永久3D打印機。“太空制造”公司首席執行官亞倫 科梅爾(Aaron Kemmer)表示，這為人類拍攝、打印ISS上的所需物件提供了可能。

　　4、美軍支持高校3D打印競賽 制造遙控車輛飛行器

　　2014年春季，美國弗吉尼亞理工大學主辦了一次高校范圍的課余競賽，主要是設計制造全3D打印的地面車輛或飛行器。

　　此項競賽是在美國國防部為提前部署增材制造系統以提供靈活的現場零件制造、減少供應鏈復雜性的共同愿景指導下進行的。具體來說，本次競賽的目標是完全通過3D打印技術制造一個可遙控操縱的地面車輛或飛行器，使軍用/民用工程師未來有可能在戰場或復雜環境（自然災害現場）中部署制造可遠程操控的車輛，執行現場搜救或偵察等任務。

　　此次競賽有弗吉尼亞理工大學DREAM實驗室、機電一體化實驗室以及VT-ARC共同組織，受到了美國空軍科學研究辦公室、陸軍快速裝備部隊的支持，競賽采用的器材來自Robotic研究公司、3D Systems公司和Stratasys公司。大約有200名學生（70多個組）參加了本次競賽活動，經過美國空軍科學研究辦公室、陸軍、NASA、SBA以及TechShop等的評判，最終選出14種車輛設計（包括7種地面車輛和7中飛行器）參與到最終競賽中。這14種車輛設計完全采用3D打印制造。

　　在競賽中，地面車輛要在有小隧道、斜坡、碎石場、需要急轉彎的迷宮等障礙訓練場上行駛。飛行器也需要在特定環境下進行飛行。參賽選手方案的評審不僅僅只取決于產品的性能。其最終還主要取決于他們采用“面向增材制造設計”的有效性，包括：打印時間、組裝時間最短，使用的非3D打印零件最少，消耗原材料最少等。

　　本次競賽的優勝隊“Team Lobstrosity”通過一種創新的“手工折紙靈感”方法，車輛設計中采用的零件都通過3D打印方式花很短的制造成平面形狀。有整體鉸鏈特征的零件能很快折疊成零件。制造托盤上的零件沒有一個超過9mm高，一個四軸飛行器僅僅需要3.5小時就完成制造（采用Objet Connex 350設備高速打印模式）。競賽收效的評估還在進行中。參賽選手已經報告了他們在CAD軟件、3D打印以及設計技能方面的進步。弗吉尼亞理工學院和VT-ARC正在計劃將此項競賽向其他學校進一步推廣擴展。

　　5、美國陸軍尋求利用3D打印技術優化導彈結構性能

　　美國陸軍正在尋求與國家航空航天局和阿拉巴馬州亨茨維爾大學聯合，共同推動3D打印技術發展，擴展這項技術的可能性。

　　2014年5月，來自美陸軍航空和導彈研究開發和工程中心（AMRDEC）和NASA馬歇爾太空飛行中心（MSFC）的領導正式成立了一個增材制造綜合產品組（IPT），從事增材制造的研發工作。

　　AMRDEC主任James Lackey表示，“當你去學習和欣賞增材制造的潛力時，很難不將其看做是一個真正的游戲規則改變者；它將最終對我們社會產生深遠的，具有歷史意義的影響。”

　　目前，AMRDEC正在對增材制造行業進行調查研究，以最大限度地降低成本并優化導彈結構性能，使用拓撲優化例程提高增材制造建造結構的設計和分析，表征特定導彈應用的材料和工藝。

　　他表示，“與NASA馬歇爾太空飛行中心及其他合作伙伴聯合，AMRDEC將對增材制造設備采購開展調研，以支持我們的研究需求，建立精于這項技術的工程師和科學家基礎，制造可用于地面和飛行測試的經測試性能合格的組件。”

　　增材制造，或3D打印引起了AMRDEC和NASA的極大興趣。美國陸軍快速裝備部隊（REF）于2012~2013年在阿富汗戰區部署了移動實驗室。每個移動實驗室成本大約在280萬美元，包括一個3D打印機和數控機床，用于生產以鋼和鋁為材料的零件和組件。該實驗室允許戰區的士兵自己設計、修改和生產零件，沒有必要向美國本土尋求幫助。位于新澤西州的美陸軍皮卡汀尼兵工廠的研究人員正在使用增材制造和3D打印技術，打印電子產品、武器組件和培訓模型。

　　在NASA，這種變革正在進行。馬歇爾太空飛行中心的工程師已完成對使用增材制造技術生產的火箭發動機噴嘴的測試。在NASA太空技術任務局領導下，馬歇爾太空飛行中心已經啟動了一些正規項目，使用增材制造技術為當前和未來任務所需新工具進行原型化。同時，NASA正計劃于2014年將首臺3D打印機發射至國際空間站。如果成功，這臺設備將成為首個在太空零重力環境下制造零件的3D打印設備。更重要的是，NASA和斯坦福大學的研究人員正努力利用3D打印技術制造細胞簇，從而在太空中生產非活性結構生物材料，如骨礦物質、牙釉質和木頭。

　　馬歇爾太空飛行中心技術副主任戴爾·托馬斯博士，為NASA簽署了IPT許可證。他表示，“增材制造是邁向未來的一步，它改變了世界范圍內組織設計和制造的方式，太空是這項技術產生影響的一個關鍵地方。”