軍用3D打印新時(shí)代：速度、彈性和自主性兼?zhèn)涞募夹g(shù)革新

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)逐漸向分散化、速度和彈性轉(zhuǎn)變，新一代堅(jiān)固耐用的可部署3D打印系統(tǒng)正在改變軍事后勤的面貌。這些技術(shù)讓部隊(duì)能夠在前線快速生產(chǎn)備件、工具甚至整個(gè)無(wú)人系統(tǒng)，從而繞過(guò)傳統(tǒng)供應(yīng)鏈的限制。南極熊將介紹四家在這一領(lǐng)域頗具創(chuàng)新性的公司：Markforged、SPEE3D、Firestorm Labs 和 Craitor。Markforged和 SPEE3D公司在商業(yè)市場(chǎng)上有更廣泛的應(yīng)用，Firestorm Labs和Craitor則專注于國(guó)防領(lǐng)域的特定任務(wù)需求。


△Craitor FieldFab 在Oahu島的 KBay 海灘“值班”，3D 打印關(guān)鍵部件和小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng) (sUAS)。

Markforged 的 X7 Field Edition
Markforged 推出的 X7 Field Edition（簡(jiǎn)稱 X7 FE）是一款專為戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)，被裝在堅(jiān)固的 Pelican AL3232 單蓋箱中，內(nèi)部配有定制泡沫模塊和移動(dòng)組件鎖，防止運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生損壞。這款設(shè)備能夠使用高強(qiáng)度復(fù)合材料按需打印零件，特別適合偏遠(yuǎn)或戰(zhàn)術(shù)環(huán)境中使用。


△Markforged的 X7 FE

X7 FE 已在美國(guó)軍隊(duì)多個(gè)部門得到廣泛應(yīng)用。例如，美國(guó)陸軍利用該系統(tǒng)在幾天內(nèi)解決了已停產(chǎn)的作戰(zhàn)車輛部件的替換問(wèn)題；美國(guó)空軍利用此款打印機(jī)制造 B-52 轟炸機(jī)和 C-5M 飛機(jī)的零部件；美國(guó)海軍也已經(jīng)開(kāi)始在艦船上直接打印所需部件，如 USS Tulsa 戰(zhàn)艦上的某些關(guān)鍵組件。此外，X7 FE 還通過(guò)了 MIL-STD-810 測(cè)試，證明其符合美國(guó)國(guó)防部對(duì)極端環(huán)境的要求。



X7 FE 的一大亮點(diǎn)是便攜性和易用性。整套設(shè)備可在幾分鐘內(nèi)完成設(shè)置并開(kāi)始打印，同時(shí)包含必要的材料、備件和工具，確保在斷開(kāi)連接的環(huán)境下也能持續(xù)生產(chǎn)。這種能力不僅顯著縮短了維修周期，還大幅降低了對(duì)傳統(tǒng)物流的依賴。

SPEE3D 的 XSPEE3D
總部位于澳大利亞的 SPEE3D 是冷噴涂金屬增材制造技術(shù)領(lǐng)域的先驅(qū)，其 XSPEE3D 系統(tǒng)是一款集裝箱式的移動(dòng)金屬3D打印機(jī)，專為惡劣條件設(shè)計(jì)，能夠以極高的速度打印鑄鋁零件。


△SPEE3D的 XSPEE3D

XSPEE3D 源自該公司早期的 WarpSPEE3D 系統(tǒng)，WarpSPEE3D 系統(tǒng)曾作為世界上第一臺(tái)在美軍艦艇上成功制造金屬部件的3D打印機(jī)參與實(shí)驗(yàn)�；�于 2020 年和 2021 年與澳大利亞陸軍聯(lián)合進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，SPEE3D 開(kāi)發(fā)出了更先進(jìn)的 XSPEE3D，并在隨后的多次演習(xí)中驗(yàn)證了其性能。例如，在美國(guó)陸軍的 Project Convergence 2022 中，XSPEE3D 在不到一天的時(shí)間內(nèi)就設(shè)計(jì)并打印出了 CVRT 驅(qū)動(dòng)鏈輪、HEMTT 卸扣和 M109 榴彈炮專用工具等復(fù)雜零件。



XSPEE3D 還具有極高的適應(yīng)性，即使在高溫超過(guò) 100°F 或大雨天氣下，打印機(jī)仍能正常運(yùn)行。在一次演示中，一名完全沒(méi)有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的士兵成功打印并安裝了布雷德利戰(zhàn)車的變速箱支架，使其恢復(fù)正常使用。這表明 SPEE3D 的冷噴涂技術(shù)不僅能提高效率，還能增強(qiáng)軍事供應(yīng)鏈的彈性。

Firestorm Labs 的 xCell Mobile Factory
與通用型3D打印公司不同，F(xiàn)irestorm Labs 是一家完全圍繞軍事需求創(chuàng)建的初創(chuàng)企業(yè)。其旗艦產(chǎn)品 xCell 是一個(gè)集成增材制造、自動(dòng)化和機(jī)器人組裝的移動(dòng)制造單元，能夠直接在戰(zhàn)區(qū)內(nèi)生產(chǎn)無(wú)人機(jī)組件和其他備件。


△Firestorm Labs 的 xCell Mobile Factory 渲染圖

xCell 系統(tǒng)由兩個(gè) 20 英尺長(zhǎng)的集裝箱組成，配備了 HP 的 MultiJet Fusion 技術(shù)，可以快速制造復(fù)雜的無(wú)人機(jī)機(jī)身和替換部件。在 2025 年的聯(lián)合跨部門實(shí)地實(shí)驗(yàn) (JIFX) 中，xCell 成功在惡劣天氣條件下生產(chǎn)了 Firestorm 自主開(kāi)發(fā)的 Tempest 無(wú)人機(jī)及其相關(guān)部件。Tempest 是一種模塊化多任務(wù)無(wú)人機(jī)，具有可互換的有效載荷、發(fā)動(dòng)機(jī)以及高達(dá) 675 英里的航程，非常適合執(zhí)行偵察、監(jiān)視等任務(wù)。


△Firestorm Labs 在麥克米蘭機(jī)場(chǎng)跑道旁部署了移動(dòng)遠(yuǎn)征增材制造站 xCell。xCell 不僅能夠制造 Tempest 無(wú)人機(jī)，還能生產(chǎn)保持作戰(zhàn)準(zhǔn)備狀態(tài)所需的其他部件。

此外，F(xiàn)irestorm 還與其他公司密切合作，進(jìn)一步優(yōu)化其解決方案。例如，Aurelius Systems 提供了一款激光武器系統(tǒng) (LWS)，用于擊落敵方無(wú)人機(jī)；Chariot Defense 則開(kāi)發(fā)了一種高效、低噪音的高壓電池系統(tǒng)，為 LWS 和部分無(wú)人機(jī)組裝操作提供動(dòng)力。這些協(xié)作展示了現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)后勤中移動(dòng)制造和能源管理的重要性。

Craitor 的 FieldFab
Craitor 是另一家專注于國(guó)防領(lǐng)域的公司，其 FieldFab 打印機(jī)通過(guò)與美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和陸軍的合作研發(fā)協(xié)議 (CRADA) 不斷改進(jìn)。FieldFab 符合 MIL-STD-810H 標(biāo)準(zhǔn)，能夠在從北極寒冷到熱帶季風(fēng)的各種極端條件下穩(wěn)定運(yùn)行。

△Craitor FieldFab

FieldFab 支持多種高溫聚合物材料，操作簡(jiǎn)單，士兵只需經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)的培訓(xùn)即可熟練掌握打印機(jī)的操作流程。在過(guò)去 25 次實(shí)地部署中，它已經(jīng)被用于阿拉斯加、沖繩和夏威夷等地的任務(wù)，打印了包括備件和小型無(wú)人系統(tǒng)在內(nèi)的各種組件。其模塊化設(shè)計(jì)、防風(fēng)雨外殼和離網(wǎng)電源兼容性使其成為快速維修和小批量制造的理想選擇。通過(guò)與一線作戰(zhàn)人員共同開(kāi)發(fā)，Craitor 確保其設(shè)備能夠應(yīng)對(duì)前線后勤中的細(xì)微但高風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)。這種貼近實(shí)際需求的設(shè)計(jì)思路使 FieldFab 成為了戰(zhàn)場(chǎng)上不可或缺的工具。

南極熊點(diǎn)評(píng)
這四家公司雖然各有側(cè)重，但都在推動(dòng)戰(zhàn)場(chǎng)增材制造的發(fā)展：

●Markforged 以其復(fù)合材料打印技術(shù)和高度便攜的設(shè)計(jì)脫穎而出，主要應(yīng)用于替換過(guò)時(shí)部件和生產(chǎn)輕量化定制零件。

●SPEE3D 憑借冷噴涂金屬增材制造技術(shù)提供了高速和靈活性，尤其擅長(zhǎng)打印金屬零件，適用于各種極端環(huán)境。

●Firestorm Labs 的 xCell 系統(tǒng)則聚焦于無(wú)人機(jī)制造和模塊化生產(chǎn)，展示了自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)在戰(zhàn)場(chǎng)后勤中的潛力。

●Craitor 的 FieldFab 強(qiáng)調(diào)易用性和適應(yīng)性，為高溫聚合物打印提供了一個(gè)可靠且高效的解決方案。

總體而言，這些公司共同致力于實(shí)現(xiàn)“邊緣制造”的愿景，即在最需要的地方快速生產(chǎn)關(guān)鍵任務(wù)組件。無(wú)論是通過(guò)復(fù)合材料、金屬、無(wú)人機(jī)還是聚合物，它們都為未來(lái)的軍事行動(dòng)提供了更高的自主性和響應(yīng)速度。