利用增材制造实现隐形战斗机，英日意签署战斗机联合开发计划

2023年12月15日，南极熊获悉，英国已与日本和意大利签署了一项国际条约，共同开发一款新的隐形战斗机，标志着全球战斗机计划（GCAP）迈出了重要的一步，英国将成为该项目的政府总部所在地。

GCAP 于 2022 年 12 月首次启动，将日本的 F-X 计划与英国和意大利的 Team Tempest 项目合并，旨在到 2035 年推出第六代“暴风雨”超音速喷气式飞机。这大约是欧洲台风战斗机等上一代战斗机开发时间的一半，有望在此过程中显著节省成本。

英国航空航天公司BAE Systems、意大利国防承包商Leonardo 和日本制造商三菱重工是该计划的主要工业合作伙伴。据报道，这些公司正在数字设计、新颖的工程和原型方法方面投入巨资，以满足该项目具有挑战性的最后期限。

这些关键合作者正在其生产过程中积极利用 3D 打印技术，这表明增材制造将在战斗机的生产中发挥极大作用。事实上，BAE此前曾表示有意将Tempest 30%的零部件采用3D打印。

英国国防部长格兰特·沙普斯评论道：“我们世界领先的战斗机计划旨在对全球安全发挥至关重要的作用，我们将继续在 2035 年向各自空军交付新型战斗机方面取得巨大积极进展。

在英国总部，我们还将与我们密切的合作伙伴意大利和日本以及我们令人印象深刻的国防工业合作，快速做出重要决策，以交付出色的飞机。”

△GCAP 战斗机的艺术印象图。图片来自 BAE Systems

GCAP 迈出了一大步

该条约在三边会议期间在东京签署，确认了该计划的领导结构。虽然英国将主办 GCAP 的政府总部，但该项目最初将由日本领导。该首席执行官的角色将在三个合作伙伴国家之间轮流担任，主要工业合作伙伴之间的分工预计将于明年确定。

此外，早在2017年，BAE宣布与比利时精密工程公司Asco Industries合作，以扩大其“台风”战斗机先进制造计划。这一合作使两家公司共同努力推动增材层制造、复合材料加工和其他与“台风”战斗机制造相关的技术。

日本防卫省将在 2024-25 财年向该计划注入 726 亿日元（5.13 亿美元）。这些投资将为该项目的“概念和评估阶段”提供资金，这一阶段将持续到 2025 年。此后，该项目的开发阶段将启动。

根据英国国防部发布的新闻稿英国国防部，该项目将吸引额外投资用于数字设计的研发和“先进的制造工艺。”

△暴风战斗机的概念图。图片来自 BAE Systems

GCAP 将如何利用增材制造？

GCAP 承诺 Tempest 的开发周期极短。最终确定的战斗机预计将于 2035 年交付，距离三边协议签署仅 12 年。相比之下，洛克希德·马丁公司 F-22“猛禽”战斗机的研发和生产历时 26 年，而欧洲台风战斗机则经过 20 年的开发期才投入使用。

鉴于增材制造可显著缩短交货时间，3D 打印很可能在满足 GCAP 2035 年最后期限方面发挥关键作用。事实上，BAE 在 2020 年表示计划 3D 打印Tempest 30% 的零件。

据《金融时报》报道金融时报，BAE 目前正在 3D 打印模具，将用于制造 Tempest 的碳纤维部件。这些“模具工具”传统上由钢制成，使用传统方法需要 26 周的时间来制造。据报道，BAE 使用增材制造可以在三周内生产出完整的工具。

这并不是 BAE 第一次利用增材制造。2020 年初，该公司与英国金属 3D 打印机制造商雷尼绍签署了谅解备忘录 (MoU)，以改进战斗机的制造工艺系统。通过此次合作，两家公司希望提高性能、降低成本并加快战斗机的生产。

2020 年晚些时候，BAE 宣布安装第四台Stratasys F900 3D 打印机，作为公司。人们希望新型 Stratasys3D 打印机将有助于显着降低成本和缩短交货时间。该 3D 打印机位于 BAE 的萨姆斯伯里制造基地，此后一直用于制造其战斗机的原型、工具和最终用途零件。

此外，早在2017年，宣布BAE与比利时精密工程公司Asco Industries达成合作伙伴关系，以扩大其“台风”战斗机先进制造计划。这一合作使得两家公司共同努力推进增材制造、复合材料加工和其他相关技术的发展，用于制造“台风”战斗机。

△BAE Systems 的第四台 Stratasys F900 3D 打印机是该公司未来工厂计划的一个组成部分。照片来自 BAE Systems。

Leonardo和三菱重工的增材制造历史

今年早些时候，有消息称 Leonardo 正在与英国工程公司 SFM Technology 和大幅面 3D 打印机制造商合作BigRep 为 皇家海军 AugustaWestland AW101 直升机 3D 打印组件。

3D 打印的主旋翼叶片约束支架被称为同类型中第一个使用增材制造技术生产的支架。这些最终用途零件使用BigRep Pro 3D 打印机 3D 打印，尺寸为 900 x 230 x 160 毫米。经过广泛的压力测试后，SFM 发现 3D 打印部件的性能优于传统制造的部件，既轻便又坚固。

Leonardo 此前还利用意大利制造商 ROBOZE 的 FFF 3D 打印技术来3D 打印关键航空航天组件。Leonardo 利用 ROBOZE 的 ARGO 系列 3D 打印机制造了一系列碳纤维填充尼龙 6 和 PEEK 零件。据报道，从传统方法转向增材制造使该公司节省了大量时间和成本。

在其他方面，2019 年三菱重工宣布其LAMDA 定向能量沉积 (DED) 3D 打印机实现商业化。第一个 LAMDA 3D 系统 LAMDA 200 被称为“入门级”3D 打印机，其构建体积相对较小，为 200 x 200 x 200 毫米。

该公司后来的 LAMDA 产品LAMDA 500 和 LAMDA 2000 的构建体积分别为500 x 500 x 500 毫米和 2500 x 1400 x 1500 毫米。当时，该公司表示，致力于“赢得金属3D打印机在制造业的广泛认可，并从用户的角度开发新的应用，使激光加工系统成为其新业务的核心实体” ”。

△适用于 AgustaWestland AW101 的 3D 打印主旋翼叶片约束支架。照片来自 BigRep GmbH