美國海軍實驗室利用3D打印將工具交付周期縮短90%以上

2025年6月28日，南極熊獲悉，在美國F-35閃電II聯(lián)合項目辦公室（JPO）的指導下，海軍航空系統(tǒng)司令部（NAVAIR）東部艦隊戰(zhàn)備中心（FRCE）創(chuàng)新實驗室的專家團隊通過增材制造技術，成功滿足了對2000個O形圈安裝工具的緊急采購需求。這一突破性的案例展示了3D打印技術在軍事領域應用的潛力。

3D打印向軍方緊急采購遞交滿意答卷

JPO負責管理美國以及盟友和合作伙伴使用的第五代聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機（JSF）系統(tǒng)的全生命周期，要求采購2000個O形圈安裝工具。這些工具是手動使用的，旨在將橡膠密封圈（O形圈）無損地安裝到精密飛機部件上。東部艦隊戰(zhàn)備中心創(chuàng)新實驗室的兩位專家迅速響應，開始處理這一請求。他們首先確定了實驗室中哪種增材制造技術最適合這一特定任務。

首席工程師Jeremy Bunting認為O形圈安裝工具非常適合采用數(shù)字光處理（DLP）技術進行生產(chǎn)。因此，他和技術員Ken Murphy打印了20個測試批次，供F-35閃電支援團隊的當?shù)卮�表以及�?lián)合項目辦公室進行評估。在對設計進行了一些調(diào)整并由支援團隊進行測試以確保這些打印部件適用于任務后，Bunting和Murphy開始著手生產(chǎn)最終產(chǎn)品。

△FRCE創(chuàng)新實驗室使用Stratasys Origin One制作的3D打印O形圈安裝工具

在不到兩周的時間內(nèi)，他們利用Stratasys Origin One DLP打印機成功打印了全部2000件工具，這比傳統(tǒng)采購流程預計的六個月交付周期縮短了近10%。創(chuàng)新實驗室還將部分工具直接交付給了海軍陸戰(zhàn)隊航空后勤中隊14（MALS-14）。

MALS-14的生產(chǎn)控制官，Jason Moore上尉向海軍航空系統(tǒng)司令部報告稱：“這些努力將帶來快速的能力提升、迅速的部署和保障，進而提高所有作戰(zhàn)人員的飛機和任務戰(zhàn)備能力。它們還展示了將3D打印技術與航空航天應用相結合，將如何持續(xù)為空軍帶來益處。這對空軍后勤司令部和最終用戶而言，是一個雙贏的局面。”

Bunting指出，這份訂單中使用的原材料消耗量接近創(chuàng)新實驗室2024年預期總產(chǎn)量。他解釋說：“雖然這項工作量很大，因此非常不尋常，但創(chuàng)新實驗室每天都在處理類似的挑戰(zhàn)。創(chuàng)新實驗室的使命就是為了快速交付、解決問題，并保持對3D打印技術的敏捷響應。因此，雖然從數(shù)量和我們利用這項新技術的方式來看，這項工作是獨一無二的，但從我們的日常業(yè)務角度來看，這僅僅是常規(guī)操作。”

△創(chuàng)新實驗室首席工程師Jeremy Bunting

美國國防部推動軍用3D打印制造布局

隨著增材制造技術在軍事領域的應用不斷擴展，預計類似的大規(guī)模訂單將在創(chuàng)新實驗室以及國防部（DoD）的其它類似機構中成為常態(tài)。每一個通過增材制造實現(xiàn)按需生產(chǎn)的成功案例，都進一步證明了越來越多的美國軍方采購需求可以通過增材制造技術來滿足。

為了實現(xiàn)這一長期發(fā)展軌跡的下一個重大飛躍，國防部的增材制造能力需要與商業(yè)領域的制造業(yè)務相結合。最近，美國眾議院在2026年國防預算中提出了“商業(yè)儲備制造網(wǎng)絡”的提案，這將使國防部能夠利用民用生產(chǎn)能力應對激增的需求，使得這一可能性變得更加現(xiàn)實。

為了確保此類努力的成功，需要像FRCE這樣的組織與合格制造商分享最佳實踐，特別是在增材制造等先進制造工藝方面。國防部的制造商在這方面往往比民用制造商更為先進。要將這一潛力轉化為現(xiàn)實，需要多個環(huán)節(jié)的同步推進。然而，像這樣的案例研究對于推動這一進程具有重要作用。