美国海军通过冷喷涂 3D 打印降低战斗机机轮更换成本

2024年5月9日，南极熊获悉，美国海军正在通过金属3D 打印/冷喷涂技术大幅降低 F/A-18 轮胎更换成本。传统的机轮维修成本约为 100,000 美元，得益于 3D 打印技术，他们将每次维修的成本降至仅 300 美元。这一巨大的成本节约是重新思考维持战略和减少整个机队开支的更广泛努力的一部分。

传统上，更换 F/A-18 轮胎是一项昂贵的工作，每次组装的成本接近六位数。然而，通过将冷喷涂技术与 3D 打印结合使用，海军已经找到了一种经济高效的解决方案。海军航空系统司令部增材制造团队的项目经理 Theodore Gronda 透露，大约 80% 的受损轮胎轮辋可以使用这种方法修复。

△海军维护小组的增材制造喷涂技术员利用 VRC Raptor 冷喷涂机进行维修

冷喷涂技术涉及将增材颗粒加热到其熔点的 80% 以下，通过高速气流将金属颗粒高速沉积到表面上颗粒合并成固态涂层，形成高强度、结构良好的粘合层，有效地重建磨损或损坏的零件。一旦应用，新材料就会被修改以匹配被修复零件的原始形状或公差。这样，固态冷喷涂既是增材工艺又是减材工艺。

这一过程不仅恢复了部件的结构完整性，而且还显着降低了维护成本。每次维修只需两个小时，每个轮子的成本为300美元，与传统的更换方法相比，海军每年可以节省数百万美元。

△车轮设计结构（左）以及正在通过冷喷涂 3D 打印修复的实际车轮

截至目前。海军司令部已经尝试使用各种 3D 打印机来修复飞行关键部件。 2021 年，NAVAIR授予了一份价值高达 500 万美元的五年期 IDIQ 合同，以提供包括 Ultimaker S5 3D 打印机在内的完全可部署的 3D 打印系统。

这项投资似乎将在不同平台和设备类型（包括超级大黄蜂轮胎/车轮组件）上获得回报。在回复The War Zone问题的电子邮件中，Gronda 重申增材制造团队的“初步评估是，每年送往[报废/回收]的 166 个轮辋/轮胎中，超过 80% 可以通过这种冷喷涂技术进行修复。”

他补充说，每次冷喷涂修复需要两个小时，每个车轮的成本为 300 美元。算下来，每年修理轮圈和重新安装轮胎的总成本约为 40,000 美元。与按照惯例简单更换组件所需的 1660 万美元费用相比，增材制造维修似乎是理所当然的事情。它有可能在战场和/或前沿作战地点（如航空母舰）中使用，从而增加了进一步的价值。

虽然这些进步带来了巨大的好处，但后勤方面的挑战仍然存在。出于环境考虑，冷喷涂修复目前需要岸基设施。然而，海军对增材制造的承诺通过海军航空增材制造校舍等举措显而易见，该校旨在培训先进制造技术的人员。

通过采用增材制造和冷喷涂技术，海军不仅降低了轮胎维护成本，而且重新定义了其维护方法。这种向以维修为中心的战略的转变有望显着节省成本，同时提高车队的准备情况和运营效率。