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美国陆军研究3D打印作战制服与野战食品
2014-7-29 16:39:42 中国新闻网 圳瑛  
 

    中新网7月29日电 据中国国防科技信息网报道,增材制造通常被称为3D打印,可能很快会在许多方面改变美国陆军,从医疗和食物生产到成衣制造和弹药生产。在一些领域,这种改变已经开始了。


    美国陆军快速装备部队早在2012年就开始在阿富汗使用3D打印生产工具和其他设备。美陆军研究实验室已经探索使用3D打印技术维修战场上的飞机和地面车辆。研究人员正致力于将电子器件打印至衣服和设备中,并与美国国家航空航天局(NASA)合作开发下一代相关技术。


    其他研究小组也正在研究下一代打印技术,如再生医学武装部队研究所的研究人员正开发利用生物打印方式,将健康细胞应用于严重烧伤部位。这些细胞可以在新皮肤上生长,最终与毛孔、汗腺、头发和合适的色素共同生长。


    以下是增材制造的4个其他项目的新应用。


    3D打印复合材料


    美陆军研究实验室的科学家不仅仅想要增材制造,他们也想要“敏捷制造”。将设备与布线、传感器、电池和其他材料同时打印的能力将节省空间和重量,为战场士兵的现场打印提供更多选择。


    美国陆军研究实验室增材制造材料和技术开发的主要研究者拉里·LJ·福尔摩斯表示,“国防部不能坐等工业界来创造这种能力,没有ARL通知工业界,他们本身就没有理解我们的特定需求。”


    福尔摩斯已获得了名为“现场辅助层状复合”或FAL Com的增材制造技术专利。这种技术可制造用于牢固、轻质材料的微复合材料。他和其他ARL研究人员正研究如何有效地从医疗设备和无人飞行器中打印和维修零部件的方法。


    在打印工艺中增加多功能性进一步减少了成品的质量和尺寸。目前,研究人员正在使用FALcom来创建原型,并研究其性能,希望最终能使用3D打印制造出真实产品。


    快速医疗原型


    美国陆军医疗原型开发实验室的研究人员设计和建造了医疗设备原型,并称3D打印在创建模型中非常宝贵。


    实验室主任马克·布朗表示,“3D打印加快了整个设计工艺速度,周转时间大幅下降。”


    该实验室的工作是制造轻便、小巧、坚固耐用,且功能强大,但易于使用的原型。若该原型需要任意组装,其无需工具来完成。这就导致了一项复杂的工艺,即使看起来是简单设备,但在开发过程中使用3D打印使每个参与人员了解产品将会是什么样子,更加快速地提供反馈和考虑制造选项。


    例如:实验室为空军特种作战部队开发出一种废弃物站,可以折叠放入背包中携带。打印这种原型包括打印一种三自由度的关节。研究人员表示,这种关节具有一个复杂的几何形状,难以可视化。


    实验室还使用3D打印来减小和降低环境哨兵生物监控仪的尺寸和重量,该监控仪是一种测试套件。该工艺使得士兵能够了解是否新的组件将适用于更小外形尺寸的监控仪。


    实验室使用3D打印来探索新想法,这种想法并非关于制造采用传统材料的产品。然而,3D打印带来的开发工艺速度已降低成本,改善了终端产品,同时缩短了将新产品和设备部署至战场的时间。


    衣服和可穿戴式传感器


    纳提克士兵研究、开发和工程中心开发出许多美国陆军装备,从战场服装和化学/生物防护装备到装甲系统和头盔盖。尽管研究人员在2D设计下工作,但他们开始转向3D。


    3D打印的发展将允许打印一种作战制服。该制服的某些区域受到严格保护,但有一些便于关节运动的灵活区域。中心的设计、模式和原型团队领导安妮特·拉弗勒表示,“这可能是非常令人兴奋的,因为它很难用普通纺织品来实现。”并且,并非偶然,3D打印可消除衣服很多接缝,使其更加舒适,且不容易擦伤。


    3D打印可生产更便宜的盔甲和用于特定工作的定制衣服。它也允许将材料和传感器嵌入到衣服中。拉弗勒称,“我们可以制造完全适合的产品,并降低重量,也许减少批量生产。许多3D打印的简洁纺织品,即使这是人工合成的,也有3D结构,这就使你思考在有空气流动区域使用间隔型材料,如果我们的士兵要去某些热的地方,无论是丛林或沙漠,那么这是非常重要的。”


    下一个菜单:食品


    3D打印食品的想法在一段时间内一直发展,并用糖打印出糖果,德国公司使用各种食品的果泥打印出成品。NASA也正在探索在长时间太空航行时3D打印食物。


    美陆军正在采用类似的方式在战场上打印食物。纳提克的研究人员正努力适应和改进满足陆军需求的食物打印技术。


    其中的好处就是它可以降低成本,因为食物可能按需生产,减少浪费。它也可允许士兵基本上能从菜单中“订购”餐点,为每个士兵提供一种选择。它也允许士兵将其可能缺乏的特定营养纳入其中。


    研究人员表示,营养当然是主要目标之一。其他目标包括维持很长的保质期,如陆军即食军粮的三年保质期。士兵将必须有一台足够小的打印机,且足够坚固便于移动,并能在战场使用。


    在3D打印食物准备用于战场前可能还有一段时间,但研究人员表示,他们有信心会实现这一目标。食品技术专家Lauren Oleksyk表示,“我在这里已经很久了,看到了许多‘没门’的方法变成了现实,一切皆有可能。”(宋文文)



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