位于美國新澤西州皮卡汀尼兵工廠（一個(gè)軍事研究和制造設(shè)施）的陸軍研究人員正在利用增材制造技術(shù)或3D打印技術(shù)，制造電子器件、武器組件和訓(xùn)練模型。

近幾年，美國陸軍一直在使用3D打印技術(shù)。2014年，五角大樓將更多地涉足3D打印行業(yè)。其最新的進(jìn)展就是采用3D電子打印技術(shù)，允許將天線打印至頭盔或?qū)鞲衅鞔蛴≈烈路?，以及在單個(gè)打印作業(yè)中打印無人機(jī)機(jī)翼。

研究人員使用噴墨打印機(jī)和電流傳導(dǎo)油墨，如銀來打印電子器件。這一工藝使工程師可將傳感器直接打印至武器或一件衣服中。例如，將由銀納米粒子構(gòu)成的無線電天線打印至一個(gè)靈活的聚酰亞胺襯底上，然后嵌入士兵的頭盔中，取代目前附著在頭帶上的天線?；蛘?，電子器件可打印至火炮旁側(cè)，從而釋放更多空間。這一研究潛在的益處包括制造更小、更輕的電子器件，并減少廢料，以及現(xiàn)場制造物品的能力。

皮卡汀尼兵工廠材料工程和打印電子器件、能源、材料和傳感器的聯(lián)合主席詹姆斯·蘇尼諾表示，“不必加工出多個(gè)傳感器和天線，然后將其放入模型中，我可以利用打印機(jī)將這些電子器件打印至模型中，他們就已經(jīng)嵌入到模型中了。與傳統(tǒng)工藝相比，打印的電子器件不用采用化學(xué)方法腐蝕掉所有材料，僅需按照自己的意愿將其打印出來即可。這種方式更加環(huán)保，并更具成本效益，并且更能節(jié)省時(shí)間。”電子產(chǎn)品也可以配備響應(yīng)型傳感器，如一些在炭疽存在的情況下改變屬性，以探測化學(xué)物品并發(fā)出警告的傳感器。

從更大規(guī)模上來看，工程師還可將天線和打印的電子器件嵌入至采用3D打印技術(shù)制造的無人機(jī)機(jī)翼中。此前，人們無法在一張金屬板中制造出無人機(jī)機(jī)翼，因?yàn)椴季€孔非常復(fù)雜。但有了3D打印，工程師可以在機(jī)翼每片制造時(shí)布置所有的線孔。

蘇尼諾稱，“你可以打印帶有電子器件、天線和傳感器的無人機(jī)機(jī)翼，這樣，當(dāng)你打印完成后，這些設(shè)備都已經(jīng)嵌入到一個(gè)封裝系統(tǒng)中。”因?yàn)楦鶕?jù)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，3D打印物品過程可在幾分鐘內(nèi)或幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完成。這就使其成為原型制作和低速率生產(chǎn)的理想選擇。

蘇尼諾表示，“我可以試試在3D打印機(jī)上使用便宜的材料實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，一旦我知道這是可行的，并且我的線孔是好的，那么我可以使用不銹鋼或鈦在金屬打印機(jī)上將其打印出來。這是很好的成本節(jié)約方式，因?yàn)槟悴幌氪笈坎少徑饘?。我們可以嘗試不同類型的材料。3D打印使我們可以廉價(jià)地使用不同材料測試相同的設(shè)計(jì)，并了解如何執(zhí)行。”

3D打印幫助士兵

在不遠(yuǎn)的未來，皮卡汀尼科學(xué)家們希望他們能夠?qū)崿F(xiàn)在一個(gè)制造箱中完成整個(gè)武器系統(tǒng)的打印和組裝。例如，整個(gè)克萊莫地雷能夠在一臺機(jī)器中，采用各種不同工具和打印工藝實(shí)現(xiàn)打印和組裝。

蘇尼諾稱，“最理想的情況是，我們的士兵在戰(zhàn)場上有自己的3D打印機(jī)，這樣他們就可以制造他們自己的零件來提供支持，直到我們將零件運(yùn)送到他們手中。正常情況下，如果他們損壞了一個(gè)支架，需要耗費(fèi)兩到三周時(shí)間來替換它。”