数字制造与导弹扩散

数字化制造可能是21世纪的关键颠覆性技术之一^圣世纪。由此描述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。

什么是数字化制造?

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用于生产的对象的三维模型。设计师不必从头开始。开源运动——一个由发明家、程序员和设计师组成的世界性运动，他们将自己的作品免费提供给其他人——提供了广泛的设计，这些设计可以直接制造或构建，以创建满足特定需求的定制设计。设计师还可以利用3D扫描仪制作物理对象的数字模型，省去设计师从头开始重新设计对象的麻烦，并允许制作极其精确的副本。［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大规模生产。大规模生产会产生大量相同的对象。数字制造工具更加灵活——每台机器都可以用来生产各种各样的物体，而不需要传统大规模生产所需的昂贵而漫长的重新装备。由于数字化制造的对象是单独生产的，因此对象的额外复杂性或定制不会带来额外的成本，从而使产品能够设计为符合极其特定的要求。然而，这种个性化的生产方式意味着数字制造无法实现传统大规模生产中的规模经济——100%^th或1000^th数字化制造的产品成本将与第一次生产一样高，而大规模生产需要大量的前期投资，这比生产数百或数千份产品要划算得多。［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是数字制造技术的早期采用者。福特公司使用3D打印机快速制作汽车零部件的原型。［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］据报道，在更大的规模上，空客正在开发一种足以制造整个机翼的3D打印机。［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提前部署，以支持阿富汗部队的后勤需求。[9]移动实验室使美国陆军快速装备部队能够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​​其他复杂系统的增殖是在心脏，工业过程中的。数字制造将扰乱该过程，并允许生产更有效的导弹组件，使用更广泛的设施和设备，通过更多的演员。数字制造工具本身将无法生产完整的导弹，但它们可用于制造许多关键导弹组件，从而减少了从刮擦到一个导弹更简单的集会的武器的新武器状态所面临的挑战从其数字生产的零件。

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能通过数字化制造变得更有效。3D打印可以用来制造具有特定几何形状的弹头，在引爆时产生增强效果。［11］类似的方法也可用于生产形状更好、更有效的火箭和弹药燃烧率的推进剂。［12］

与传统工业设备相比，数字化制造设备的更大比例将是两用技术。数字化制造工具具有固有的灵活性，可以生产多种产品，而不需要重新加工或其他重大修改。政府和非国家行为者可以利用民用数字制造能力生产导弹和其他武器系统的部件，而不需要修改设备或设施。可用于扩散活动的设施数量将大大增加，这将使探测和跟踪导弹计划更加困难。这也会使通过破坏或公开的军事攻击来破坏或推迟导弹计划的努力复杂化。最后，对扩散敏感的设施数目的增加将使透明度和建立信任更加困难，即使在无意获得导弹或其他武器的情况下也是如此。

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

数字化制造的一个关键优势是能够轻松地将设计文件直接转换为物理对象。正如打击网络犯罪、软件和音乐盗版以及维基解密所显示的那样，信息是很难保护、控制和控制的。不扩散制度将面临控制信息流动的问题，而不是试图阻止导弹或部件从朝鲜或伊朗等国家运往新的武器国家或非国家行为体。朝鲜很可能更容易,例如,传输数据,允许一个客户生产导弹部件使用本地数字比运送导弹生产设施或组件,可以跟踪和拦截从东北亚到中东或其他热点地区。一个正在扩散的国家可以利用数字化制造，将其商业模式转变为出售武器设计信息，而不是完整的武器，或者减少发货规模，使其更难以追踪。

数字化制造也与开源硬件运动紧密相连，开源硬件运动开发了工具，使得硬件设计的共享和新项目的协作变得容易。美国的军事项目也采用了这种方法;美国国防高级研究计划局(DARPA)目前赞助了一个项目，为美国海军陆战队设计一种新的两栖坦克，使用在线协作工具，允许研究人员在遥远的网络上进行设计协作。［14］类似的工具将促进全球扩散网络之间的合作，例如伊朗 - 朝鲜伙伴关系开发弹道导弹。［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］

扩散者还可以从西方政府和行业的设计信息中获益。美国政府和国防承包商的计算机网络经常受到来自各种来源的网络攻击。虽然通过网络间谍获得的技术规格和其他设计信息对扩散者已经很有用，但数字制造将加剧这一脆弱性。用于数字制造的设计——无论是用于快速原型制作还是用于最终组件的生产——将更易于扩散者使用。扩散者不需要从被盗的设计文件中解释和复制组件或系统的生产，只需将数据输入兼容的数字制造机器中，就可以生成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。

数字制造也可用于生产小武器。开源网络正在合作设计小武器，包括国防分布式武器。国防分布式武器是一个总部位于美国的组织，致力于设计和生产3D可打印武器，包括备受争议的AR-15步枪。［17］随着数字制造变得越来越普遍，这些项目将大大削弱国内枪支管控法律，并削弱国际上控制小武器贸易的努力。

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。

这种新的工业扩散模式需要新的反扩散概念。导弹和其他武器技术将提供给更多的行动者。未来的反扩散努力将面临导弹生产不那么明显的影响，以及基于网络的导弹专门知识和数据扩散的无形网络。防扩散和网络安全专家需要合作，了解如何追踪和打击数字化制造带来的信息共享能力。阻止导弹技术在世界各地流动是一项困难的任务，面临许多挫折。随着数字化制造的成熟，防止导弹进一步扩散只会变得更加困难。