英國國防科學(xué)技術(shù)實驗室（Dstl）管理的一個研究項目開發(fā)了一種新技術(shù)，可以在戰(zhàn)事前線按需提供3D打印火炸藥。
能量學(xué)專家對于國防和安全至關(guān)重要，其涉及的領(lǐng)域從法醫(yī)學(xué)分析到保護部隊免受爆炸裝置侵害。自從認(rèn)識到國家在能量學(xué)領(lǐng)域的研究逐漸衰落以來，英國國防部已投資近1000萬英鎊，在2015年建立“未來能量學(xué)項目”應(yīng)對這一問題。隨后，“未來能量學(xué)項目”對人才、技術(shù)和設(shè)備進行了大量投資，重新發(fā)展英國在該領(lǐng)域的能力。
“未來能量學(xué)項目”采用了由青年科學(xué)家和工程師親自負(fù)責(zé)的創(chuàng)新研究途徑，以探索能量學(xué)領(lǐng)域的下一件“大事”。應(yīng)屆畢業(yè)生、學(xué)徒生以及更有經(jīng)驗的科研人員均大量參與一項研究，主要涉及炸藥試驗、新型高能量學(xué)制造、爆破建模、化學(xué)合成、熱表征和小規(guī)模危險測試等。這項工作直接關(guān)系到未來英國將如何應(yīng)對持續(xù)的威脅，同時能夠為未來的人們迅速積累科學(xué)經(jīng)驗。
“未來能量學(xué)項目”的目標(biāo)很多，包括開發(fā)新的高能材料、驗證新材料的檢測方法和工藝，維持下一代相關(guān)裝備技術(shù)能力。其中，最令人矚目的進展之一是將增材制造（3D打印）技術(shù)應(yīng)用于新的火炸藥配方中。
炸藥的3D打印為潛在用戶帶來了許多好處，例如可減少存儲和運輸成本、可提升產(chǎn)品一致性并保證性能等。炸藥可按實際需求進行裝填、按要求定制，并采用了此前無法實現(xiàn)的創(chuàng)新復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計。
用于3D打印的高能材料配方是在LabRAM共振聲混合器中制造的，這種混合器使用聲能而不是物理攪拌來混合材料，能夠保證更加安全、有效地使用。目前許多研究機構(gòu)都在從事3D打印的不同階段的研究工作，但Dstl是英國境內(nèi)唯一從事高爆炸物端到端制造工藝研究的機構(gòu)。
目前這一3D打印項目正處于測試階段，主要聚焦于打印機功能完善和材料的擠壓，隨后將繼續(xù)檢測3D打印的爆炸物性能，包括利用不同的炸藥裝填幾何外形創(chuàng)造出不同的爆炸效果。了解不同的炸彈幾何形狀產(chǎn)生的不同效果，可在不同的作戰(zhàn)環(huán)境中針對各種作戰(zhàn)任務(wù)提供定制化的彈藥，從而以更少的材料實現(xiàn)更好的爆炸效果。由于增材制造技術(shù)的發(fā)展帶來的無限可能，傳統(tǒng)炸藥領(lǐng)域可能將迎來真正的突破。
Dstl的發(fā)言人表示，如果沒有投資，英國的一些能力將會消失。由于工業(yè)界在許多關(guān)鍵研究領(lǐng)域的能力有限、甚至沒有能力，因此英國國防部將確保這類事件不會發(fā)生。
自這項研究工作取得前期成功以來，研究投資一直在增加。此次投資引領(lǐng)了這項創(chuàng)新研究工作，并使英國在這方面的能力步入正軌，確保在各個領(lǐng)域擁有足夠合格和經(jīng)驗豐富的科研人員。
發(fā)言人表示，能量學(xué)的知識和經(jīng)驗對于英國開發(fā)最佳的設(shè)備、平臺和運營資產(chǎn)都至關(guān)重要。英國需要了解高能系統(tǒng)如何損壞或破壞平臺，并且如何能夠應(yīng)對這種威脅。這項研究工作可幫助英國在根據(jù)法規(guī)處理爆炸物的同時，提供對策、檢測、安全、運輸和處置等方面的建議。
擁有這種能力還意味著英國可針對當(dāng)前和新出現(xiàn)的威脅嚴(yán)格測試和評估車輛和其他武器系統(tǒng)，以確保它們能夠為武裝部隊提供必需的保護。此外，英國還需開發(fā)能夠支持警察和反恐人員處理爆炸物和自制設(shè)備的手段。
“未來能量學(xué)項目”吸引了來自不同職業(yè)背景的人們，例如法醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理、圖形設(shè)計、工程和天體物理學(xué)等。許多國家和國際合作伙伴已經(jīng)認(rèn)識到英國提升能量學(xué)研究能力的必要性，并且目前已經(jīng)論證開展了多個項目予以支持。
Dstl在建設(shè)高能材料卓越中心（CoEEM）方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，該中心位于克蘭菲爾德大學(xué)，主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)研究和培訓(xùn)。炸藥工程師協(xié)會的領(lǐng)域技能戰(zhàn)略小組（SSSG）為保持炸藥的技術(shù)性能提供了戰(zhàn)略指導(dǎo)。
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