美军想借3D打印省下天价维修费
综合编译 张贵余
由于操作环境恶劣、安全要求苛刻，美国海军在维修舰载飞机等高技术装备时往往需要大笔资金。不过，随着3D打印等技术走向成熟，为修补更换部分零件而支付“天价”的状况有望缓解。
近日，美国“战区”网站刊发文章称，在华盛顿召开的一次会议上，美国海军航空系统司令部增材制造项目经理西奥多·格隆达举例说，为F/A-18E/F“超级大黄蜂”舰载战斗机更换轮胎这样的常见事项，报价昂贵“过于疯狂”。按照他的说法，更换一个轮胎的成本动辄达到10万美元，主要原因是，飞机的轮胎和轮辋经常要成套更换，不能只换轮胎。
零部件损耗过快是困扰海军航空兵的老问题。据美国“防务新闻”网站报道，2019年之后，美军的F/A-18E/F机队通过升级，将使用寿命从6000小时延长到1万小时。整个服役期内，每架飞机都要经历数千次起飞和降落，包括在航空母舰上拦阻着舰和弹射起飞，以及在岸上基地进行常规起降。这个过程会导致大量轮辋和轮胎报废，战机随舰出海期间消耗得尤其快。
格隆达解释说，舰载机经常与航母甲板“硬碰硬”，起落架轮辋会逐渐变形，进而导致轮胎发生抖动。更换老化的轮辋和轮胎套件成本高昂。美国海军每年平均接到166个换胎需求，由此产生的费用不低于1600万美元。
要想开源节流，让变形的轮辋“重新上岗”是关键。接触到“固态冷喷涂”后，美国海军航空系统司令部发现，80%的轮辋可以通过这项技术重获新生。
据“战区”网站介绍，“冷喷涂”是增材制造工艺的一个分支，基本原理是将微小金属颗粒与氮气或氦气混合，通过喷嘴加速到2至3倍音速，埋入零件表面，对后者进行修补和加固。施工过程中，金属颗粒通常会达到熔点的80%左右，以便匹配零件的原始形状。
2020年，美国空军率先引进了冷喷涂工艺，修复从铰链到支架、起落架的飞机零件。美国海军对增材制造也不陌生，早在2016年就尝试用该技术制造V-22“鱼鹰”倾转旋翼机发动机短舱的部分零件。近几年，新冠疫情引发的供应链问题促使美国海军加大在这一领域的投入，先后为33个站点提供了96台设备，这些站点包括部署中的航空母舰。
格隆达表示，军方希望相关投资在多样化的平台和设备上获得回报，包括“超级大黄蜂”战机的轮胎和轮辋组件。评估显示，每年报废或回收的166个套件中，超过八成可以用冷喷涂修复，每次施工耗时两小时，成本低至300美元。全年，修理所有轮辋、重新安装轮胎的总报价约为4万美元，性价比显而易见。不过，因为冷喷涂使用的金属粉末对作业环境有要求，修复工作目前只能在岸上进行。
美军相信，在战场和前沿作战区域应用3D打印技术是大势所趋。最近，项目团队为一艘部署中的航空母舰提供了光学引导着舰系统的耦合器配件。由于耦合器老化，着舰系统出现故障，导致部分飞机无法飞行。技术人员重新设计了适合3D打印的配件，进行测试后将数据发送到舰上，然后现场打印、快速更换，让航母恢复了战斗力。
固态冷喷涂等新型维修保障手段普及的背后，“能修就不换”的理念推动美国海军重新评估供应链规划和实际部署。这种观念有助于降低重要装备的后期养护成本，省下的资金可用于采购更多新式武器。
“战区”网站的另一篇报道指出，从弹药到零件再到设备，五角大楼面临愈发严重的供应链压力，加上预算有限和工作效率低下，美军越来越希望通过创新手段快速修复甚至就地制造新零件，不再固守提前准备大批零件以便随时替换的老套路。今年2月，美国海军航空系统司令部和海上系统司令部在弗吉尼亚州开设了一所专为海军航空兵服务的增材制造培训中心，教学团队定期举办为期6周的课程，旨在培养“3D打印工匠”，从而以更低的成本和更短的时间满足“大国竞争”背景下持续增长的战备需求。
