在最近美國華盛頓特區附近舉行的海空天會議上，美國海軍航空系統司令部增材制造團隊的項目經理西奧多·格朗達告訴與會者，F/A-18E/F“超級大黃蜂”戰鬥機輪胎的更換費用非常昂貴。

有多貴？根據格朗達的說法，每個輪胎的更換費用接近六位數。部分原因是輪胎與輪子一起更換。美國海軍實際上是以組件的形式購買“超級大黃蜂”的替換輪胎，接收已經相互匹配的輪胎/輪辋。每個輪胎/輪毂組件的成本約爲10萬美元。

毫無疑問，像“超級大黃蜂”這樣的航母艦載機上的輪毂和輪胎的壽命相對較短。自2019年以來，美國海軍F/A-18E/F“超級大黃蜂”機隊逐步實施了多階段使用壽命改造計劃，將戰鬥機的使用壽命從6000小時延長至10000小時。在整個服役期內，“超級大黃蜂”戰鬥機進行了數以千計的起降，包括從航空母艦上攔阻著陸和彈射起飛，以及從固定基地起飛和著陸。在此過程中，它們消耗掉許多車輪和輪胎，在航母作戰期間消耗得特別快。

格朗達解釋說，“超級大黃蜂”飛行員經常在航母甲板上猛烈著陸，導致戰鬥機的主起落架輪緣變長，安裝在輪緣上的輪胎也會晃動。如果輪胎晃動，輪毂和輪胎組件就會被拆下丟棄，這樣做的成本很快就會很高。我們每年要使用166個這樣的輪胎，每個輪胎的成本高達六位數”。

據波音公司稱，固特異和米其林提供橡膠。主起落架輪由霍尼韋爾航空航天飛機起落系統公司提供，但這三家公司都拒絕公布詳細的價格信息。

假設每個輪毂組件的名義價格爲10萬美元，簡單的數學計算表明，美國海軍“超級大黃蜂”輪毂組件的更換費用約爲每年1660萬美元。

如果能修複輪辋並重新安裝輪胎，美國海軍的輪毂/輪胎費用可能會大幅下降。美國海軍航空系統司令部的增材制造團隊認識到使用固態冷噴3D打印技術修複“超級大黃蜂”輪辋的可能性。格朗達解釋說利用冷噴技術可以修複80%的輪辋”

冷噴是一種增材制造工藝，對標准3D打印進行了調整。簡單來說，就是將微小的金屬顆粒與載氣（通常是氮氣或氦氣）混合，然後通過噴嘴加速到2-3馬赫的速度。在冷噴修複過程中，這些微粒會直接噴射到零件上，添加材料以重新構建並強化零件。

“冷噴”這個詞有點名不副實。使用的添加劑顆粒會被加熱，但只加熱到熔點的80%以下，使其具有可替代性。顆粒凝聚成固態，形成高強度、結構合理的粘合劑。使用後，新材料經過改性，可與被修複部件的原始形狀或公差相匹配。因此，固態冷噴既是一種加法工藝，也是一種減法工藝。

自2020年以來，美國空軍一直在使用冷噴工藝和增材制造設備，修理而不是更換從飛機鉸鏈到結構支撐、軸和起落架組件等各種部件。2021年，該部門使用固態冷噴技術修複了一架B-1B的機翼上方整流罩滑動接頭，該工藝有可能被用于幫助最近從倉庫中取出的一架退役“槍騎兵”轟炸機再生。

美國海軍航空系統司令部早在十多年前就開始采用增材制造技術，並于2016年利用該技術制造了其首個飛行關鍵飛機部件，即V-22 “魚鷹”發動機短艙的3D打印連接和配件組件。受疫情影響引發的供應鏈問題迫使美國海軍從2020年開始加快投資和使用增材制造技術。如今，美國海軍航空系統司令部已向33個地點（包括已部署的航空母艦）提供了96台增材制造設備。

該司令部使用各種3D打印機對飛行關鍵部件進行維修。2021 年，美國海軍航空系統司令部授予了一份爲期五年的IDIQ合同，價值高達500萬美元，用于購買可全面部署的3D打印系統，包括Ultimaker S5 3D打印機。

這項投資看來將在不同的平台和設備類型（包括“超級大黃蜂”輪胎/輪毂組件）上得到回報。格朗達表示增材制造團隊的初步評估是，每年送往報廢/回收的166個輪辋/輪胎中，超過80%都可以用這種冷噴技術進行修複。

他補充說，每次冷噴塗修複需要兩個小時，每個車輪的成本爲300美元。這樣算下來，每年修複輪辋和重新安裝輪胎的總費用約爲4萬美元。與按照慣例簡單更換組件所需的1660萬美元費用相比，維修看起來是一個不需要動腦筋的事情。它在戰場或前沿作戰地點（如航空母艦）的應用潛力進一步增加了其價值。

例如，增材制造團隊最近爲一艘已部署的航空母艦的光學著陸系統快速提供了新的耦合器配件。由于耦合器疲勞，該系統出現故障，導致艦上的一些飛機無法飛行。在取得聯系後，該團隊重新設計了用于3D打印的小型配件，對其進行了測試，獲得了批准，並以電子方式將耦合器數據發送到船上，然後進行了打印。

也就是說，美國海軍戰鬥機中隊不會在海上進行“超級大黃蜂”輪緣維修。據格朗達稱，冷噴過程中使用的金屬粉末對環境有一定的要求，這意味著目前只能在岸上的維護設施中進行此類維修。

格朗達解釋說：“冷噴技術正在促使我們重新評估供應系統中已有的物品。這些物品以前被認爲是不可維修的消耗品，因此重新評估這一流程可以幫助我們降低總體維持成本，節約成本並重新投資于更重要的國防部能力”。

今年2月，美國海軍航空系統司令部和美國海軍海洋系統司令部在弗吉尼亞州丹維爾開設了增材制造海軍航空學校。學校有一個教員團隊，在學校舉辦的爲期六周的課程將培養出一批增材制造團隊工匠，以更低的成本和更短的時間滿足日益增長的供應和再補給需求。

五角大樓所面臨的供應鏈壓力，從彈藥到零件再到設備，再加上預算壓力和效率低下，就連一袋簡單的墊圈也要支付9萬美元，有望推動更多的創新方法來修複或本地制造硬件，而不是簡單地用零件炮來解決問題。單一戰鬥機型號每年的輪毂/輪胎費用高達1600多萬美元，而這一費用可以降低到5萬美元以下，這正是各軍種不能浪費的機會。