数字制造与导弹扩散

数字制造业可能是21的关键颠覆性技术之一^圣世纪。所描述的经济学家作为第三次工业革命的基础，［1］数字化制造使个人和设计师社区能够自己生产产品，而不是依赖于拥有全球供应链的大型工厂。

虽然数字制造业作为经济变革的发动机具有重要潜力，但其对导弹和其他武器扩散的潜在影响尚未得到充分的探索。导弹的生产和增殖是基本上的工业过程。开发导弹能力目前需要专门的工业能力和专业知识。扩散涉及全球供应和运输链，类似于任何现代全球化的行业，尽管秘密运作。正如数字制造业可能改变家庭用品的生产方式，它会影响导弹和其他武器的发展和增殖。

什么是数字制造业？

数字化制造结合了桌面设计软件——这种软件可以从家庭电脑上运行——以及传统和新型制造设备，包括3D打印机、使用数字指令操作各种切割和铣削工具的计算机数控(CNC)机床和激光切割机。

数字化制造始于软件。使用工业设计师已经使用了几十年的软件，人们可以设计和渲染生产对象的3D模型。设计师不需要从头开始。开源运动是一场由发明家、程序员和设计师组成的全球性运动，他们将自己的作品免费提供给他人。开源运动提供了广泛的设计，这些设计可以直接制造或建立在这些设计的基础上，为特定的需求创建定制设计。设计师还可以利用3D扫描仪来制作实体物体的数字模型，从而省去设计师从头重新设计物体的麻烦，并允许制作非常精确的副本。[2]

然后，设计师可以将他们的作品上传到数字制造机器上，这些机器可以制作一系列产品。3D打印机由于其新颖的工作方式，在大众媒体上获得了极大的关注。它不是通过切割或模压从一块原材料中减去质量，而是将材料加在一起创造出一个产品。配备了类似于桌面喷墨打印机的打印头的打印机可以喷射塑料层来制造产品。更先进的机器使用激光使粉末或液体分层硬化来创造物体，并可以用包括钢和钛在内的多种金属制作产品。数控机床可以配备各种工具，使它们可以切割或铣削一块材料，使其成为所需的形状或产品。激光切割机将金属或木片切割成二维物体和部件。[3]

数字化制造颠覆了传统的工业化大规模生产。大规模生产制造出大量相同的物品。数字化制造工具更加灵活——每台机器都可以用来生产各种各样的产品，而不需要传统大规模生产过程中通常需要昂贵而漫长的重新加工。由于数字化制造的产品是单独生产的，因此不需要额外的成本来增加产品的复杂性或进行定制，从而允许产品被设计成满足极其特定的要求。然而，这种个性化生产意味着，数字化制造无法实现传统大规模生产的规模经济^th或1000^th数字制造的物体将花费尽可能多，而大规模生产需要大量的前期投资，以便在产品的制造中支付数百或数千份产品的制造。[4]

数字化制造的另一个优势是，它使本地生产成为可能。一个文件可以发送到世界任何地方的数字制造机器，并按需生产一个对象。设计师或客户无需将产品生产外包给中国或世界其他地方的工厂(这一过程可能需要数周或数月时间，并带来重大供应链风险)，而是可以立即生产出满足当地需求的产品。制造业的本地化可能是数字化制造最重要的影响之一，因为它可以将制造业(和制造业的工作)从中国和其他低成本的全球大国转移回西方和当地市场。除了可能改变全球经济的性质外，数字化制造的本地优势也鼓励了数字化制造能力的传播。随着3D打印机和其他机器在世界各地的地方经济中变得可用，它们也将越来越多地被国家和非国家行为者使用，他们可以利用它们生产导弹和其他武器。

汽车和航空航天工业一直是数字制造技术的早期采用者。福特使用3D打印机进行汽车零件的快速原型设计。［5］2012年，通用航空收购了莫里斯技术公司，该公司在3D打印和其他数字制造技术上投入了大量资金，为商用喷气发动机生产零部件。3D打印减少了这些发动机部件中材料的数量和重量，从而产生了更高效的喷气发动机。［6］在较大的规模上，据报道，空中客车正在开发一个足够大的3D打印机来制造整个飞机翼。［7］

美国军方也开始采用数字化制造技术。美国陆军研究、开发和工程司令部使用计算机设计软件、3D扫描仪和3D打印机进行设备的开发和快速原型制作，然后再使用传统制造技术进行大规模生产。[8]从2012年开始，配备数字制造能力的移动实验室已向前部署，以支持阿富汗部队的物流需求。[9]移动实验室允许美国陆军快速装备部队在美国和阿富汗部署的设计师和工程师的合作下，在阿富汗制造备件和新部件。

印刷导弹

导弹和其他复杂系统的扩散在本质上是一个工业过程。数字化制造将破坏这一过程，并允许更多的参与者使用更多种类的设施和设备生产更有效的导弹部件。数字制造工具本身就不能够产生一个完整的导弹,但他们可以用来制造许多重要的导弹部件,从而减少新武器国家面临的挑战从制造武器从头到导弹从其数字的简单组装生产部分。

数字制造可用于生产比传统工业过程生产更有效的导弹组件。NASA目前正在使用选择性激光熔化，一种类似于3D打印的方法，它使用激光将金属粉末层硬化为物体，以产生空间发射系统（SLS）的部件。SLS是一个重型升降火箭，旨在将机器人和载人任务带到“附近的小行星，最终到火星”。[10]由于数字化制造允许火箭部件以单个部件生产，而不是使用传统工艺将较小的部件焊接在一起，这些部件更强，更有弹性，增加了运载火箭的可靠性。数字化制造可能会为弹道导弹组件的生产带来类似的好处，弹道导弹组件与航天运载火箭有许多共同特征。

导弹弹头和燃料也可以通过数字制造更有效。3D打印可用于产生具有特定几何形状的弹头，当爆炸时会产生增强的效果。[11]类似的方法也可以用于生产推进剂，使其形状能够为火箭和弹药提供更好、更有效的燃烧速率。[12]

更大比例的数字制造设备比其传统的工业对应物将是双用技术。数字制造工具本质上是柔性的，可以产生各种产品而无需重新处理或其他重大修改。政府和非国家行为者可以利用平民数字制造能力，生产导弹和其他武器系统的组件，而无需修改设备或设施所在的设施。可用于增殖活动的设施数量将大大更大，使检测和跟踪导弹程序更加困难。这也将使努力使禁用或延迟导弹计划通过破坏或明显的军事攻击来复杂化或延迟导弹计划。最后，即使在没有意图或其他武器的情况下，也将使更多的增殖敏感设施更加困难。

数字化制造还能让增殖企业更好地利用有限的人力资本。与传统的设计方法相比，设计软件需要的专业知识更少。数字制造系统本身是自动化的，减少了生产导弹部件所需的熟练机械师和技术人员的数量。［13］虽然组件的装配和集成到运作的导弹系统仍然需要经验丰富的工程师和技术人员，但增殖者仍然需要更少的设计和生产专业知识，而不是传统的工业生产流程。

数字化制造也会使非国家扩散者受益。非国家行为者通常无法利用设施生产除粗制火箭炮以外的任何东西，并依赖于国家赞助者的支持。随着数字制造能力在世界各地日益普及，非国家行为者将能够利用当地制造能力，根据其国家捐助者提供的设计生产武器，或改善本国制造能力。例如，哈马斯已经广泛使用粗糙的火箭炮，如果目前用钻头和车床制造的发动机部件和其他部件能够用数字制造机器更精确地生产，那么火箭炮的精度和效率将会大大提高。

在线扩散

数字制造的一个关键优势是能够轻松将设计从文件直接转换为物理对象。作为网络犯罪，努力破解软件和音乐盗版和维基解密，信息非常难以保护，包含和控制。而不是试图防止导弹或从朝鲜或伊朗等国家运送到新的武器国家或非国家行动者，而是将面临控制信息流动的问题。例如，朝鲜最容易转移数据，以允许客户使用当地数字制造设施制造导弹组件而不是运送可以跟踪和截取的导弹或从东北亚到中间行驶的组件东方或其他热点。增殖国家可以利用数字制造业将其业务模式转移到销售武器设计信息而不是完整的武器或减少出货量的规模，以使它们更难以跟踪。

数字制造也与开源硬件运动相连，具有开发的工具，可以允许易于共享硬件设计以及新项目的合作。该方法已采用美国军事项目;国防高级研究项目局（DARPA）目前赞助了一个项目为美国海洋公司设计新的两栖坦克，该公司使用在线协作工具允许远程网络的研究人员在设计上进行协作。[１４]类似的工具将促进全球扩散网络之间的合作，例如伊朗和朝鲜在发展弹道导弹方面的伙伴关系。[15]非国家行为者也可以利用这些工具来利用世界各地富有同情心的工程师和设计师的努力。扩散者也可以利用世界其他地方开源运动成员提供的蓝图。对空间系统或空气动力学感兴趣的设计师可能无意中为外国导弹设计计划提供帮助。[16]

增殖者也可以从西部政府和行业的设计信息中受益。美国政府和国防承包商的计算机网络是各种来源的网络攻击目标。虽然通过网络 - 间谍获得的技术规格和其他设计信息已经对增殖者有用，但数字制造将加剧这种脆弱性。用于数字制造的设计 - 用于快速原型设计或用于生产最终组件 - 将更容易使用使用者使用。不是需要解释和复制从被盗设计文件中的组件或系统的生产，而是可以简单地将数据输入兼容的数字制造机，以产生被盗设计的精确物理副本。

除了导弹

数字制造对安全的影响超越了导弹扩散。信息共享和精简的生产流程使导弹的扩散更容易，也可能使核扩散成为可能。数字制造对核武器本身的生产或其对大量高浓缩铀或武器级钚的需求几乎没有影响。然而，就像导弹生产一样，数字化制造将简化铀浓缩离心机和核项目所需的其他设备的设计和生产。

数字制造还可以用于生产小型武器。开源网络正在合作设计小型武器，其中包括美国的Defense Distributed组织，该组织致力于设计和生产3D打印枪支，包括有争议的AR-15步枪。［17］随着数字制造业变得更加广泛的，此类项目将用于显着破坏国内枪支控制法以及削弱控制小武器贸易的国际努力。

美国军方目前从事的备件制造也可能破坏旨在遏制核扩散的制裁机制。例如，伊朗拥有伊斯兰革命前从西方获得的大量飞机和武器系统。虽然伊朗的F-14战斗机的性能不如美国及其地区盟友最先进的飞机，但它们仍可能构成强大的威胁。由于难以从美国获得备件和其他维修供应，伊朗空军的大部分f -14战斗机都停飞了，迫使伊朗发展秘密网络，以合法商业交易为幌子，秘密获取备件。［18］将来，在武器禁运下放置的国家可以在制裁之前合法地获得数字文件，或者秘密地在现有部件的3D扫描或3D扫描，尽管制裁尽管制裁，并保持其军事能力。

数字未来的扩散

数字化制造将改变导弹和其他武器的生产和扩散，就像它将改变民用工业一样。国家和非国家行为体将能够利用民用制造部门和全球导弹专门技术网络来获得武器，而不是依赖少数有能力和意愿扩散导弹系统或技术的国家。

这种新的扩散工业模式将需要新的概念来进行反增殖。导弹和​​其他武器技术将获得更广泛的演员。未来的反扩散努力将面临不可见的导弹生产和基于空灵网络的导弹专业知识和数据扩散网络的可见性占据额度。不扩散和网络安全专家将需要合作以了解如何跟踪和击败数字制造能力的信息共享功能。停止世界各地的导弹技术流动一直是一项艰巨的任务，面临着许多挫折。随着数字制造成熟的，预防进一步的导弹增殖只会变得更加困难。