遠征移動制造實驗室
以美軍近年來流行的“實戰化練兵”為例，高溫高寒等極端氣候下，武器裝備性能會變得不穩定，裝備受損的情況時有發生，經常面臨“帶來的用不上，用得上的沒有帶，后方籌措又太慢”等窘況，基于提高后勤保障能力的考量，美國海軍陸戰隊裝備和后勤部決定有針對性研發一種裝備，能在戰時修理和替換軍械零件，這就是X-FAB，或稱遠征制造中心。
X-FAB處于開發階段已有大約五年了，旨在為海軍陸戰隊提供一種創新性后勤補給方式。當專業的和難以找到的零件不容易獲得時，這種獨特的能力完全可用于前沿部署。X-FAB是一個獨立的、可運輸的增材制造實驗室，可以與營級海軍后勤維護單位一起部署。這個20×20英尺的庇護所可折疊，便于運輸，并裝有五臺3D打印機、一臺激光掃描儀、一臺激光切割機和一個計算機設計軟件系統，使海軍陸戰隊能夠在遠征環境中制造替換和維修零件。
美海軍陸戰隊X-FAB實驗室
每個X-FAB實驗室都配備了兩臺Lulzbot TAZ Workhorse 3D打印機、兩臺Markforged X7 3D打印機、一臺3D Platform 3000系列打印機、一臺Epilog Fusion Pro 32激光切割機和一臺Quantum FAROArm S 3D激光掃描儀。XFAB還標配了三臺筆記本電腦、兩臺工作站和一個55英寸的LED電視屏幕。
X-FAB集裝箱依靠發電機或岸上電源運行，在選定好部署區域后，4名陸戰隊員花費2-3個小時就可以搭建好X-FAB，如果將發電機也包含在內的話，總重量約10500磅，還不到5噸，因此無需特種車輛運輸，物流車輛系統或商用平板卡車就能裝載。而海軍陸戰隊作戰時一旦有了X-FAB，就有了基本的應急能力，無須再像以前一樣等待至少1星期的時間從大后方運送零件過來，機械師在1天之內就能搞定。不過，3D打印移動加工實驗室從名稱就能看出來，它并沒有替代工廠車間的能力，尤其是在加工堅硬的金屬部件時，沒有車床、銑床根本想都別想。
2018年7月至9月，美海軍陸戰隊系統指揮部、裝備和后勤部在美北卡羅來納州Lejeune營，對X-FAB的初代原型進行了現場評估。期間，海軍陸戰隊員測試增材打印技術，然后收集機械師和官員對掩體尺寸、布局、軟件、打印材料和成品的意見，以繼續改進，并嘗試部署到艦上。
當整合到海軍陸戰隊遠征部隊時，X-FAB將通過消除運輸大量備件的需求來減少維護營的后勤足跡。
近期案例：戰車顯示器支架
在海軍陸戰隊最近一次在阿富汗的部署中，他們的一輛戰車出了問題。幫助炮手瞄準主炮的屏幕支架在作戰中損壞了，使用再多的膠帶也無法解決這個問題。如果沒有屏幕，車輛的武器系統就無法操作，這嚴重降低了該部隊在遭遇塔利班伏擊時的作戰效率。
艾布拉姆斯戰車內部
于是陸戰隊訂購了一個新的框架，但是后勤指揮部花了一周的時間來處理訂單，美國的公司又花了一周的時間來制作框架，再花一周的時間將框架運送到阿富汗，到了阿富汗后，又花了兩周的時間才在前沿作戰基地(FOB)收到框架。而那時，部隊已經退回了日本重新部署。
隨后Cosine公司向陸戰隊提供了AM1 XL 3D打印機，像該案例中這樣的底座，使用這種大型3D打印機進行快速修復，原本需要4-5周才能獲得的東西，現在只需一天就能打印出來。
Cosine公司的AM1工業3D打印機是X-FAB項目的核心
例如，海軍陸戰隊采用增材制造技術生產H-1直升機頭盔面罩支架(如圖所示)，將生產周期從270天縮短至10天，每個支架的成本從300美元降至0.75美元。
2016年，3D打印公司Cosine Additive就和美國能源部下屬的橡樹嶺國家實驗室(ORNL)簽訂了合作協議，共同致力于高速3D打印大型復合材料部件技術的開發。Cosine已經展示了其在30小時內3D打印33×8×8英寸、8.8磅物體的能力。而ORNL的加入要讓AM1在八小時內生產一個尺寸超過30×30×30英寸、重量50磅的部件。
近期案例：狙擊手瞄準鏡-鏡帽
海軍陸戰隊第11遠征部隊部署了戰術制造(TACFAB)3D打印套件，使其能夠打印全功能部件以及模具或原型，包括備件、齒輪和設備的典型庫存。
第11海軍陸戰隊遠征部隊(MEU)第11戰斗后勤營人員(LPD 26)上用Lulzbot TAZ 6 3D打印機打印水壺蓋
海軍團隊使用計算機輔助設計軟件，在3D打印機的幫助下制造替換或修復部件。增材制造(AM)的過程是從原材料中制造物品，例如加熱并熔化成特定形狀的塑料絲線軸，以制造每個部件。增材制造和TACFAB背后的想法是讓部隊單位自己制造這些項目，并以比通過傳統的和更長的供應鏈更快的速度獲得所需的部件，尤其是在海上。
第11海軍陸戰隊遠征部隊(MEU)第11戰斗后勤營的通信維護主管在圣安東尼奧級兩棲運輸船塢運輸艦默撒號(LPD 26)上進行3D打印
例如，當遠征部隊一個狙擊排需要一堆帽子來保護他們高價高精度步槍的瞄準鏡時，后勤就開始使用便攜式3D打印機、筆記本電腦和塑料細絲線軸制造精確復制的狙擊鏡帽，甚至精確到標記和品牌設計。后勤隊花了幾個小時用綠色原材料制作帽子，然后涂上迷彩，以匹配第11海軍陸戰隊遠征部隊狙擊小組使用的步槍。由于部隊部署在海外，制作鏡帽所花的時間遠遠少于從加州彭德爾頓營地的大本營或通過海軍陸戰隊的供應鏈獲得替換帽子所需的時間。雖然帽子不是高價物品，但它們對狙擊手的作戰有效性至關重要，并確保他們的武器得到保護，并保持最佳的原始狀態。
通過TACFAB，設計團隊為遠征海軍陸戰隊制造了許多小而關鍵的零件，這些零件經常容易損壞或丟失。其中有：扳機護圈、戰斗光學鏡的風阻調節罩、水壺蓋、由銥星衛星無線電形成SIM卡托盤、GoPro頭盔式攝像機的適配器臂、小型激光探測器的安裝支架、旋轉光纖保持環、PRC-153無線電的側面檢修蓋和防風雨密封件、TOW導彈鏡頭蓋、裝雷管的容器、步槍戰斗光學瞄準鏡的蜂窩過濾器。后勤隊甚至制作了采購不到的小夾子和一個S形支架，用來固定鏡子。
兩棲船塢登陸艦LPD 26和阿利伯克級導彈驅逐艦DDG 92在東太平洋通過
TACFAB產生了巨大的影響，特別是在幫助保持遠征海軍陸戰隊的高頻使用率設備(如收音機)處于良好工作狀態方面。“默撒號”(LPD 26)上的一名海軍陸戰隊員僅用了9分鐘就在電源連接器絕緣體組件中創建了一個微小的鎖定機制，以修復VRC-110 Sim J27多波段無線電。這個小墊片確保電線不會接觸到收音機以致使其無法使用。從美國獲得替換該零件可能需要“數周甚至更長時間”，而從原材料中“花費7美分”就可以節省2122.93美元。
打印機能夠節省大量時間，避免出現因一個零件影響一場戰斗或演習的事故。3D打印能力在整個部署過程中支持了海軍陸戰隊遠征部隊/兩棲戒備大隊進行的分布式作戰。根據遠征部隊的概要，默撒號兩棲艦上的后勤團隊創造了大約30個項目，總花費僅為4851美元，產生令人難以置信的成本效益。
TACFAB系統封裝在一個便攜式的堅固外殼中，便于前線單位或較小的部署后勤團隊移動，以創建最大14英寸乘14英寸大小的項目。它比海軍陸戰隊X-FAB移動遠征制造中心里的大型3D打印機更小，海軍陸戰隊可以在這里用各種材料制造更大的組件，包括重型設備項目的金屬。
TACFAB印刷受到尺寸的限制。它不會被用于制造承受高應力或需要特定軍事規格的部件。但后勤隊與“拳師號”兩棲艦上的機械和制造車間的水手合作，創建一些組件或為TACFAB無法完成的金屬部件制造模具，“拳師號”擁有車床和3D功能來支持兩棲部隊。隨著越來越多的設計團隊在使用和設計要構建的項目方面進行了試驗并獲得更多經驗，技術和培訓也在不斷進步和發展。還需要一些科學知識來計算聚合物的拉伸強度，以確保耐用性。
海軍陸戰隊第26遠征軍是第一個部署3D打印能力的海上單位。該團隊創造的項目包括：用于作戰計劃人員使用的地形模型的微型飛行器。第31遠征軍也在那年春天將3D能力投入使用，在其他項目中，為F-35B“閃電”II聯合攻擊戰斗機上的起落架艙門制造了一個緩沖器。
存在的問題
目前該實驗室面臨的主要技術挑戰是將一整套增材制造設備整合到一個可部署的可擴展剛性墻體方艙中。增材制造打印機通常需要在精心設計的溫控空間內使用，因為3D打印機對溫度、濕度、沖擊、振動和電力穩定非常敏感(車載電源會有電壓波動，容易受到附近設備的電磁干擾)。如果需要更大的零件，那么就需要更大、更重的打印機，但要整合到鋼結構方艙里很難。
小結
美海軍陸戰隊遠征部隊已經宣布，到2024年將部署21個增材制造遠征實驗室，用于作戰受損裝備的修復。通過采用增材制造技術，海軍陸戰隊提高了戰備能力，大幅降低了生產成本。（北京藍德信息科技有限公司 研究員 李雷）
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[1] US Marines Mobilize 3D Printing with X-FAB Project. COSINE ADDITIVE.
[2] Marines At Sea Leaning on 3D Print-to-Order Parts to Stay in the Fight - USNI News
