穿甲彈是坦克等裝甲戰(zhàn)斗車輛裝備的主要彈種，作戰(zhàn)時依靠彈丸的強大動能貫穿目標并將其摧毀，被認為是地面裝甲車輛的“克星”，也是各國軍工科技研究的重點。金屬鎢憑借極高的熔點和密度、優(yōu)異的高溫硬度特性，成為穿甲彈的理想材料。
目前廣泛使用的鎢合金穿甲彈，具有密度高、穿甲能力強等優(yōu)點，其彈芯就是采用純鎢或鎢合金制造的。然而，金屬鎢的這些優(yōu)異特性，也給鎢合金穿甲彈的制造帶來巨大挑戰(zhàn)，采用傳統(tǒng)工藝難以實現(xiàn)高效加工，生產中的溫度變化可能導致脆性斷裂風險。這一系列問題，使鎢合金穿甲彈的制造成為一項技術門檻極高、生產成本高昂的工程。3D打印技術的快速發(fā)展，為鎢合金穿甲彈的制造帶來了新的方法和思路。
3D打印技術，又名增材制造技術，近年來被廣泛應用于軍事裝備制造領域。其中，電子束粉末床熔融技術是3D打印技術中最先進的一種。該技術以高能電子束作為熱源，以金屬粉末作為原材料，在真空環(huán)境下使用電子束逐層熔化金屬粉末，再通過層層堆疊方式形成實體零件。這個打印過程可以精確控制零件結構精度，還可以按需制造具有復雜內部結構的零件。
采用這種3D打印技術制造的鎢合金穿甲彈，不僅重量較傳統(tǒng)鎢合金穿甲彈降低15%，而且彈芯的質量分布得到優(yōu)化，可降低飛行阻力。測試表明，這種3D打印鎢合金穿甲彈在2000米/秒的初速下，穿透均質鋼裝甲的厚度比傳統(tǒng)穿甲彈提升15%，且彈芯殘骸的完整率提高近3成。
現(xiàn)代戰(zhàn)場上，主戰(zhàn)坦克的復合裝甲、反應裝甲及主動防御系統(tǒng)給穿甲彈作戰(zhàn)增加了難度。在高速沖擊場景下，穿甲彈需要在極短的時間內集中動能，突破多層防護并保持結構完整，3D打印鎢合金穿甲彈的性能優(yōu)勢在此場景下表現(xiàn)得尤為突出。
鎢合金的材料密度是鋼的2.5倍，這意味著在同等條件下，鎢合金彈頭的質量更大，動能也更大。另外，3D打印的鎢合金穿甲彈的彈芯內部結構得到優(yōu)化，硬度提升近30%，抗斷裂能力更強，能夠在高速沖擊下保持完整并穿透多層裝甲。
靶場測試結果顯示，在同等規(guī)格的射擊條件下 ，采用3D打印的鎢合金穿甲彈在2000米距離上，擊穿650毫米均質鋼裝甲后的飛行速度比傳統(tǒng)穿甲彈快近10%，且穿透后形成的破片云更為集中，二次毀傷效果更明顯。
在高速沖擊時，穿甲彈彈體前端的最高溫度達數(shù)千攝氏度，足以熔化其他材料。金屬鎢熔點高達3422攝氏度，且3D打印技術形成的致密晶格結構，能有效抑制高溫下出現(xiàn)的塑性變形情況。測試表明，3D打印鎢合金穿甲彈在高速沖擊下，彈體變形量低于1毫米，而傳統(tǒng)的鎢合金穿甲彈彈體變形量達3至5毫米。彈體變形量越小，穿透穩(wěn)定性越高，能夠滿足連續(xù)穿透3層間隔裝甲的戰(zhàn)術需求。
現(xiàn)代復合裝甲通常采用“軟—硬—軟”多層結構，傳統(tǒng)的鎢合金穿甲彈易在中間層被“卡死”。3D打印鎢合金穿甲彈通過彈頭前端的“自銳”設計，可在撞擊時自動削除前端鈍化面，保持彈頭前端的尖銳形態(tài)。另外，彈體內部的空腔結構可引導沖擊波向裝甲內部擴散，避免能量集中導致彈體過早斷裂，這種設計使其對復合裝甲的穿透性更強，同時降低了“跳彈”的概率。
3D打印鎢合金穿甲彈適用于高速沖擊作戰(zhàn)場景，提升坦克的反裝甲作戰(zhàn)能力。另外，它還可以出現(xiàn)在特種作戰(zhàn)與精確打擊行動中。3D打印鎢合金穿甲彈的結構精度與可定制化打印等特性，使其非常適用于特種作戰(zhàn)和精確打擊任務。
未來，隨著3D打印技術不斷走向成熟與完善，以及新材料、新工藝涌現(xiàn)，3D打印鎢合金穿甲彈將很快從實驗室走向戰(zhàn)場，成為戰(zhàn)場上的“破甲之矛”。與此同時，3D打印技術也將廣泛用于航天制造、軍事后勤保障等領域，成為智能化軍事裝備制造的重要推手。
來源：解放軍報、中國軍網、中國國防報等綜合
