美国海军实施Print the Fleet项目推广3D打印

        在美国弗吉尼亚海滩， Dam Neck上一座不起眼的建筑，就是美国海军著名研究机构HEL的入口，所谓HEL当然不是指的地狱，而是Harsh Environment Lab的简称。海军的科学家和工程师们就是在这里开发各种尖端技术，包括3D打印。

        在HEL进行研究，标准着3D打印（也被成为增才制造）进入了美国海军的第一研究序列。官员们希望该技术有一天可用于即时打印零部件，甚至制造先进的武器装备，如无人机等。

        “当先进制造与3D打印被广泛使用时，我们设想建立一个全球性的加工车间网络，在这个网络上经过技能培训的水手们可以发现问题并进行维修，甚至制造产品。”美国海军作战部副主任、负责管理舰队战备和后勤的海军中将 Phil Cullom说。

        在HEL，大部分的3D打印研究工作围绕着聚合物材料进行。两台3D打印机安装在研究现场，已经打印了一些塑料帽和医疗用品，Jim Lambeth说。他是Dam Neck作战指挥系统增材制造的负责人。

        他们目前所做的工作都是海军“Print the Fleet（打印舰队）”项目努力的一部分，该项目致力于向海军水手介绍3D打印知识，并寻找3D打印的创新性应用。

        “这个项目的真正目的是开发3D打印零部件的程序和规则，比如如何检验部件质量、如何运输零部件，以及如何使用这些3D打印机等。”Lambeth 说。

美国海军实施Print the Fleet项目推广3D打印

        Print he Fleet项目是由海军作战部主任“快速创新单元”（CRIC）发起的——这是一群由初、中级军官组成的组织，主要任务是帮助识别和应用新兴技术。 上尉 Ben Kohlmann是Print the Fleet的项目经理和CRIC的创始成员，从2013年的3月份就开始了这个项目。

        “在以前海军并没有一个关于3D打印的项目办公室或明确、特定的战略。”Kohlmann说。很多单位和机构都使用了3D打印技术，但都是临时性的，并不协调。
       
        “我们的目的就是带领大家协调一致，形成合力，将其用于海军前线。”他说。Print the Fleet已经开发出了大约20个3D打印物品，其中包括3D打印油箱盖、医疗用品以及一种跟踪船上飞行作业的像棋盘一样的东西。

        “我们要打印出来的就是所谓的Ouija板的模型——这是两栖攻击舰和航空母舰上的飞行甲板模型——这可能是迄今为止最有用的3D打印物品了，因为它确实节省了很多的成本。”Kohlmann 说。“一组Ouija板模型市场价介于8000至10000美元之间......而3D打印的话只需300到400美元，还可以根据要对它进行修改。”这些3D打印物品的创意主要来自水手，Kohlmann说。

        今年六月份，一些企业成员、军人和记者被邀请到CDSA Dam Neck参加首次Print the Fleet创客活动，在那里，参观者亲眼看到了海军致力于3D打印技术成熟应用的努力。我们计划今后还举办类似的活动，Lambeth说。

        目前，Print the Fleet主要使用的是基于FDM的3D打印技术，在HEL已经有了两台使用塑料聚合物的3D打印机。Print the Fleet同时也会与周围Norfolk、Virginia Beach等地拥有金属3D打印机的军事单位进行合作。Lambeth 说。

        海军中将Cullom说，虽然海军目前还处于增材制造应用的开始阶段，但它拥有巨大的潜力。

        “我坚信，3D打印和先进制造技术将成为我们未来后勤维护和物流支持的突破性技术。我们可以获得新的能力，可以随时快速维修、打印工具和零部件，而不必携带更多的备件，这将最终改变我们的海上维修及物流供应链。”Cullom说。

        美国海军目前正在拟定关于增才制造的官方正式的战略和愿景，Frank Futcher上尉说。他是海军业务办公室主任。这一愿景将包括海军在未来20至30年内的长期目标，他说。

        Futcher预计将于2015年公布愿景，相应的战略也将随后公布，但具体的日期还没有确定，Futcher说。

        2013年11月，美国海军作战部长，海军上将 Jonathan Greenert宣布OPNAV N4计划，舰队战备和后勤办公室将从2015年开始，接替海军作战发展中心，成为Print the Fleet的直接管理机构。。

        “当时，海军作战部长并没有明确任命他的工作人员去真正监督（增材制造）。”Futcher说。“他找人来核实报告，然后试着看看这项新技术的能力。他是从更高层次的角度，从战略的高度来看的。”

        在此之前，各个军事单位和作战中心各自进行自己的3D打印应用研究。现在，随着OPNAV N4监督Print the Fleet项目的努力，海军可以看到一些长期的3D打印项目，并吸取它们的经验教训。

        Futcher说，目前在海军共有60个不同的增才制造相关的项目，Print the Fleet将会统筹管理这些项目。

        下一步将延伸到其它服务部门、国防部和政府，他说。

        目前3D打印已经在海军内部被用于工具、模具制造和原型。Futcher设想将来3D打印机还可以制造更大的对象，比如制造直升机转子或飞机机翼。不过这种制造可不是分别制作出成千上万的零部件然后在组织，而是一次打印出一个完整的记忆，Futcher说。3D打印机甚至可以被用来制造无人机，他说。

        “如果往后看10到20年，我认为3D打印微型无人机完全可能。”Futcher说。他们一开始会打印简单点的，但最终打印对象会变得越来越复杂。

        4D打印也在美国海军的考虑之中。利用纳米技术、机器人技术和增才制造，科学家们正在试图打印出能够对环境变化做出反应的对象，Futcher说。Dave Barrett是美国海军业务运营支持办公室的项目分析师和OPNAV增材制造项目的首席执行人员。他说，4D打印技术具有“巨大的军事用途前景。”例如，飞机上的4D打印机翼根据空气中的紊流变化改变其形状，以更好地保持稳定的飞行。Barrett说。

        这种技术正处于起步阶段，他说。而3D打印技术则相对更为成熟。

        今年早些时候，Stratasys公司的uPrint打印机登上了Essex两栖攻击舰，当时它正在停靠维修。

        uPrint是一种使用热塑性塑料的高端桌面3D打印机。Lambeth说，3D打印机已成功安装并打印出来几个零部件。

        他说，水手们很快就掌握了3D打印机的操作，但在使用CAD软件方面经常会遇到麻烦。
       
        “在未来，我们可以在陆上的进行工程设计，制作出可打印的CAD模型，他们只需要在船上把它打印出来就行了。”他说。

        Lambeth说，Essex近日将进行海上试航，看看移动船只上的环境条件——比如湿度或重力——变化是否会影响到3D打印机。航行过程中工程师会打印零部件并进行测试，主要测试零部件强度和质量。

        通过像Print the Fleet这样的项目，美国海军的目标之一是让水手们更好地了解如何使用3D打印。今年八月，海军大西洋水面部队指挥官在Norfolk 与Print the Fleet联合举行了一次研讨会。这次会议邀请了一些专家，并展示了一些3D打印项目，主要目的是向一线作业的水手们介绍3D打印能够做到什么，以及水手们如何在工作中使用它。

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