近年来,3D打印技术日益受到重视,其在军事领域也进入发展与应用的快车道。3D打印技术在武器装备设计、制造以及维修保障等方面得到广泛应用,显示出良好的军事应用前景。随着3D打印时代的开启,哪些武器将应运而生?哪些生产流程会不断优化?其对军事科研将产生何种革新?未来走势又有哪些可能?
崭露头角 新兴概念具现足迹
3D打印技术概念自提出以来,许多国家尝试着将其具现在军事领域,以期在武器装备上获得远超其他国家的优势。早在2002年,美国就开始尝试将激光成型的钛合金零件装上战机,但该试验最终由于制造过程中钛合金变形、断裂等问题被迫停止,3D打印技术在军事领域的发展陷入低谷。
2012年8月,世界上第一把3D打印手枪问世,真正具现了3D打印武器的概念。次年11月,美国Solid Concepts公司使用“激光烧结技术”制成的世界首支全金属手枪(M1911)接踵而至,并成功试射50发子弹。Solid Concepts公司宣称,由3D打印技术制造的枪械部件和传统制造方式相比,具有更精细、气体孔洞更少等优点。对经典枪型的具现,标志着3D打印技术正式迈入军事领域。

3D打印枪支的组装零件
此后,3D打印武器进入发展的小高潮。2014年1月,英国皇家空军完成了第一架采用3D打印技术所产零件的狂风战斗机的试飞工作。2015年3月,俄罗斯技术集团对外宣称其正在使用3D打印技术制造两栖打击无人机“水鸭”。据悉,该无人机从概念提出到原型机制成仅用了两个半月的时间,单机制造时间仅需31小时,而其制造成本亦低于同类型飞机。
除新武器的生产外,世界各国亦纷纷将3D打印技术应用于装备维修。美国空军利用3D打印技术优化维护战机的工作流程,譬如飞机发动机零部件的增材制造以及用3D技术生产由第76软件维护组设计的现代电子元器件。韩国空军则将其用于生产F-15K战机发动机上钛合金的涡轮护罩与钴合金的空气密封件,大大减少维修成本。
近年来,3D打印技术在军事领域崭露头角,但就目前而言,相较于传统生产模式,其并不具有明显优势。那么,究竟是何种潜力使得世界各国对其趋之若鹜呢?
质优价廉 3D装备渐成“新贵”
在过去战争中,参战双方作战物资都十分有限,武器弹药不足和后勤补给中断常是困扰一线指挥员的难题,而这种困境伴随着3D打印技术与军事领域的交融有望被彻底扭转。
2012年8月,美国得克萨斯州的大学生科迪·威尔森造出世界上第一把3D打印手枪,并将其命名为解放者(Liberator),开创了私人制作3D打印武器的先河。此后,威尔森创立世界上第一个支持3D打印枪支数据下载的共享平台,这意味着世界上任何一个人只要有一台3D打印设备就可以从网上下载并打印出具有杀伤力的枪支,而这种行为是政府难以管控的。
近年来,3D打印生产的“幽灵”枪支在美国泛滥并有向欧洲国家蔓延的趋势。在2020年4月,西班牙警察在圣克鲁斯-德特内里费查打击一家非法地下武器作坊。据调查,该作坊制造武器的主要方式正是3D打印技术。无独有偶,2022年11月,据英国广播公司报道,警方在搜查行动中缴获大量3D打印枪支零部件,还发现了一处疑似3D打印枪支制造工厂的居所。
一方面,3D打印不需要庞大的流水线用以生产,在战争胶着、供应链中断的情况下,各旅团级单位仅需一套完整的3D打印设备就能够在其内部建立小型兵工厂用以生产急需装备和各种物资,如伤员所需的医疗用具、修筑工事所需的建材等。
另一方面,在高科技武器的制造研发上,3D打印技术能够大幅度减少科研试验的成本,对于小批量高精度的生产任务,其将增材制造的优势体现得淋漓尽致,它能够短时间、低成本、高效能地将研究人员所设想的各种新设计具现出实物以供进一步研究,这大大缩短了研发周期,减少了研发成本。并且,增材制造的另一大优势就是节省材料,这一点在航空制造上尤为重要。高性能飞机的制造需用到钛、钨、铼、钼等大量的稀有金属,而传统减材制造的生产方式会造成大量原材料浪费,使得成本居高不下。与之相反,增材制造能够做到尽可能提高原料利用率,降低生产成本。3D打印技术为军事生产所带来的好处不仅于此,由于3D制造的便利性和高效性,使得装备维修不再需要采用传统的零部件冗余备份模式,而是根据维修需要进行实时、有针对性的生产,进一步减少了装备生产维护成本。这也是美国早在2013年,3D打印技术刚刚起步的时候,便部署了两个移动远征实验室以研究3D打印技术在装备维修保障方面应用的原因。
在降低生产成本的同时,3D打印所制零件的质量也格外出众。据悉,采用激光烧结技术生产的零件在耐久、抗高温方面优于同级别锻件,如由高强度钢所制成的飞机起落架若利用选择性激光烧结技术生产其耐久度便能够达到锻件的120%。
综上所述,3D打印武器成为各国军事领域当之无愧的“新贵”。毫无疑问,这种划时代新技术的成熟将对各国军事实力带来翻天覆地的改变,其影响甚至能够辐射至地缘政治的各个方面。
未雨绸缪 抢抓机遇应对挑战
目前,3D打印枪支主要在欧美传播的原因有二。一是3D打印技术在发达国家更为成熟,3D打印设备更易获取;二是发达国家具有相对完善的枪支管理制度,使得犯罪分子更倾向于选择不受监管的3D打印枪支。而随着问题不断暴露,各发达国家必定能够针对这种情况制定出相应的防范措施,不管是从网络源头上切断传播途径,还是对3D设备的售卖使用进行一体化管理,抑或是其他手段,发达国家总能够拿出解决办法。真正令人担忧的反而是暂时还未受3D打印技术影响的第三世界国家。
从发展趋势来看,不久的将来,3D打印技术在产量、成本等各方面都会逐渐逼近甚至超越传统的工业生产模式,并且使用门槛和获取难度亦会大大降低。3D打印技术将逐渐普及全世界,一些较为落后的国家将会受到前所未有的冲击。在公共安全方面,由于缺乏对网络有效治理的技术手段,犯罪分子能够通过3D打印技术轻易获取这种被信息化的“幽灵”武器。而在地缘冲突方面,随着3D技术的发展,常规武器的产量及价格将会不断下降,这意味着小国间的战争将更容易爆发且规模更大,对于一些素有争端的地区,和平可能会成为一种奢望。
3D打印技术在军事上的应用将会放大各强国之间的军事差距。由于威力大、性能好的高科技武器所需制造成本过于昂贵,很难做到批量生产。譬如五代机中的佼佼者F-22“猛禽”战斗机各方面性能领先世界,但其单机造价就需要1.5亿美元,最终生产不到200架便被迫停产。很显然,像这些高性能、高造价的武器或许能够作为战略武器在关键时刻改变战局,但对普通军事行动的助益并不明显。

美研制3D打印蜂群微型无人机
随着3D打印技术的逐渐成熟,这类武器的造价亦会不断下降,甚至能够大量生产。一个仅拥有巨量枪支弹药的国家不足以令大国畏惧,但拥有大量高超音速导弹或拥有大量隐身战斗机的国家却会使各国胆寒。这就是3D打印技术对各国军事实力差距的放大,在尖端技术上体现得尤为明显。
在未来,已将3D打印技术与军事有效融合的国家与尚未实现该技术融合的国家之间将会产生军事实力鸿沟,而两个同样实现了该技术融合的国家之间亦会因为尖端军事科技的差距而使得一方在军事上具有压倒性的优势。故为了应对3D打印技术对世界带来的冲击,各军事强国不仅要重视3D技术在军事领域的发展,还需加快尖端技术的突破,尽可能在两个方面走到世界前列,才能保持在国际上现有的军事地位。
总体来看,3D打印技术的成熟是社会生产的福音,但其与军事交融必将影响世界各国军事竞争,而这使如今本就充满变数的世界再添新变。在挑战与机遇并存的时代,若想要保持现有国际地位甚至于更进一步,需高瞻远瞩、未雨绸缪,完善相应策略并加以落实。
(作者单位:国防科技大学国际问题研究中心)
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