美国空军的增材制造

建立更好的炸弹小组

想象一下：一支空军爆炸物处理（EOD）小组——《受伤的储物柜》中那些人的现实版本——正在战区部署。他们收到消息说，巡逻队发现了可能是爆炸装置的东西。EOD团队收集有关设备的情报，确定这是一个真正的威胁，并选择使用三角形水电荷禁用它。因此，他们下令开始预热3D打印机。他们将打印他们的水费外壳以完成任务。

这不是今天在战场上的做法，但将来可能会这样做，这要归功于美国空军学院（USAFA）学员顶点班的工作。

今天使用的大规模生产的形状装药虽然有效，但运输和储存成本很高，并且与军用弹药一样受到高度监管。在前线储存和跟踪它们的任务是一个管理痛点。在执行任务时，它们很重，可以放在背包里携带。

帕特里克·苏尔曼（Patrick Suermann）中校在2015年之前一直担任美国空军工程学副教授，现在作为紧急服务与工程主任帮助支持持续的学员研究，他说：“这些费用是高度管制的用品，但它们是消耗性的 - 它们只使用一次。通过根据需要制造它们，他们不必每次使用时都携带额外的补给品。它可以节省大量的时间、金钱和麻烦。

3D打印冲击前线

毫不奇怪，随着3D打印迅速受到业余爱好者和商业行业的欢迎，它也在军队中流行起来。毕竟，它具有大规模生产无法提供的优势：快速迭代、轻松定制和按订单打印的能力。

到目前为止，空军的大多数增材制造工作都集中在飞机维修上。但随着工程师团队探索为爆炸物处理团队和前线其他人创造更好解决方案的方法，这种情况开始发生变化。

定制您的机器人

当爆炸物处理小组遇到潜在威胁时，他们通常不会走到那里仔细观察（出于显而易见的原因），而是派出机器人。诺斯罗普·格鲁曼公司的Remotec是最常用的EOD机器人。根据威胁的不同，Remotec 携带红外、化学、放射和其他传感器，以收集视频片段以外的数据。但由于机器人只有一个手臂，这些传感器可以单独发送。由于Remotec臂没有商用支架，现场的EOD小组目前使用胶带连接这些传感器。虽然价格便宜且易于应用，但胶带在切换传感器之前需要时间才能解开，并且在任务完成后需要进行大量清洁。

作为空军理工学院土木工程研究生项目的一部分，布拉德福德·希尔兹中尉和玛丽亚·米克斯女士使用Autodesk Fusion 360基于云的设计软件来创建更好的解决方案。他们设计了一个为Remotec臂定制的支架，可用于连接所有必要的传感器，而无需低技术辅助。该解决方案必须为手臂提供全方位的运动，并完全了解机器人的摄像机。并且不涉及胶带。

经过六次设计迭代后，他们在模拟操作条件下测试了解决方案。他们发现，在每次更换传感器期间，支架节省了60到90秒，并且作为奖励，对于设计为手持式的传感器同样有效。根据Suermann的说法，“最好的部分之一是，因为这是任何拥有3D打印机的团队都可以自己制作的东西，所以他们可以通过共享数字文件来分发解决方案。

空军自制

美国空军的其他工程学员团队正在对增材制造技术进行类似的探索。一个团队正在努力为训练目的制造普通友方或敌方爆炸装置的惰性复制品。另一个团队已经完成了一套卡片，解释了3D打印的好处和局限性，以分发给其他工程团队以及当地学校。

“这些项目中的每一个都处于起步阶段，尚未被广泛采用，”Suermann说。“但这仅仅是个开始。随着设计技术的发展如此之快，我们有机会找到比过去更进一步的新的解决方案。作为空军的一名工程师，这是一个激动人心的服务时刻。