美国军方尚未充分利用增材制造

2022年3月2日，兰德公司网站转发Nationaldefensemagazine网站的评论文章，题为“美国军方尚未充分利用增材制造”，作者是萨曼莎·麦克伯尼（工程师、帕地兰德研究生院教授）和菲利普·伯顿。

增材制造很可能成为美国国防部供应链的关键组成部分，但各军兵种之间作法分散、缺乏标准、军人和领导层的意识和专业知识有限以及知识产权问题等一系列挑战可能会阻止五角大楼实现其潜力。

增材制造，通常称为“3D打印”，是一种具有改变游戏规则潜力的新兴技术，已在美军和商业界实现。它允许以超越传统技术的制造方法按需制造选定的零件（在有机工业基础内或在需要的战术点），这种能力可以缓解供应链中断并从根本上改变军方识别、设计、生产和交付的方式并维持物资准备。

这项技术可以解决零件过时、单一供应商风险、交货周期长以及制造源减少和材料短缺给准备工作带来的特定挑战。最终目标是在从战略支援领域到战术支援领域的多域作战框架下，在梯队式先进制造能力上拥有适当的态势、规模和运作。这将有助于做好准备并在对抗和武装冲突时提供优势。简而言之，该技术是整合到国防供应链中的一项新的关键能力，不仅涉及打印零件，还涉及使特定能力重新投入战斗。

尽管每个军兵种都在这一领域取得了重大进展，但迄今为止，由于众多与技术本身无关的挑战，只有相对较少的零部件获得了使用认证，其中大部分挑战在军兵种和整个国防部都是普遍存在的。

在高层次上，每个军兵种所采取的作法根本就缺乏一致性，这对军兵种内部和各军兵种之间的工作都有影响。采取这种去中心化的作法，不仅难以弥合需要这种技术的作战人员和能够提供这种技术的实体之间的差距，而且在某个军兵种内和所有军兵种之间也可能存在（而且已经存在）重复工作。

冗长且通常繁琐的资质认证流程也是一个重大障碍。在这种情况下，非飞行关键部件可能需要一整年的时间才能获得使用认证。如果有通用标准，这个周期可以大大缩短；然而，国防部或商业界并不存在这个标准。

虽然地面系统的认证流程看起来大为不同，但由于时间密集的不灵活需求，它仍会成为障碍。

增材制造的主要附加值之一是速度，但这些认证流程如此之长，以至于供应链通常有时间进行自我纠正，使得零件在获得首次使用认证之前就能通过传统途径获得了。

如果不涉及知识产权和对技术数据包的访问——特别是那些由3D几何要素组成的数据包，那么关于增材制造的讨论是不完整的。

与明确用于战损评估和维修目的的临时替换零部件相比，知识产权可能是增材制造永久性替换零部件的主要障碍，尤其是在原始设备制造商拥有技术数据或物品由国防后勤局管理的情况下。

由于这些原因，各军兵种缺乏大部分技术数据和打印持续准备所需绝大多数部件的相应权利。虽然在作专注于解决新装备采办所面临的这些挑战的各种努力，但老旧和持久使用的系统仍将受到重大影响。

充分发挥这项技术的潜力与改善国防部各层次的教育和意识有着内在的联系，包括高级领导、员工和那些完全不了解该领域的人。各军兵种中有许多实体对增材制造的成功和潜在用例知之甚少，从而导致工作负荷不一致且不可预测。再加上缺乏正规培训，在该领域工作的人员可能难以保持技能和技术专长。

此外，虽然正在完成的工作在单个零件层次上产生了很大影响，但许多高级领导人的期望与当前能力之间仍存在脱节，这使得期望管理对于长期成功至关重要。

最后，各军兵种传统上规避风险的文化有所缓慢抬头。可能需要在文化上实现转变以促进增材制造更广泛的使用，这可能包括对风险认知的根本改变。使用这项技术的担忧，源于对增材制造零件可能无法实现传统制造零件原始设计意图的担忧。

虽然可以理解，但这种担忧是没有根据的，很可能是由于国防部范围内关于增材制造的知识不足，特别是与测试和认证流程相关的知识。

尽管存在所有这些障碍，但该技术仍在继续发展，并且有许多聪明的人正在努力解决这些障碍，最终目标是在提高准备状态的同时减少持续保障足迹。这是一项业已证明对于军方具有变革性的技术，未来岁月里必将获得进一步关注。