Пятнадцать применений аддитивного производства в сфере национальной обороны​

Технология аддитивного производства всегда широко использовалась во многих областях, включая морскую, аэрокосмическую и автомобильную, с ее мощными функциями. Конечно, его все чаще принимают на вооружение оборонные ведомства по всему миру. На самом деле ожидается, что к 2027 году стоимость военной 3D-печати достигнет 1,7 миллиарда долларов США.

Учитывая спрос на более высокую скорость, меньший вес и более низкую стоимость продукции военного назначения, несомненно, наиболее целесообразно выбрать технологию аддитивного производства для достижения этих функций. Перечислены некоторые случаи применения технологии 3D-печати в сфере национальной обороны в различных странах мира. Из этих реальных случаев мы можем еще больше убедиться в важности этой технологии для национальной обороны.

01

9-метровый металлический 3D-принтер

Американские военные убеждены в преимуществах аддитивного производства и в 2021 году объявили, что построят самый большой в мире металлический 3D-принтер. Центр наземных транспортных средств армии США DEVCOM производит этот гигантский принтер с помощью ASTRO America, Ingersoll Machine Tool, Siemens и Производственно-технологического центра MELD в Арсенале Рок-Айленда. Этот принтер станет частью проекта по созданию бесшовного кузова, и конечной задачей является печать интегрированного кузова для колесницы. Сообщается, что проект займет около 14 месяцев, и окончательный принтер сможет печатать металлические детали длиной 30 футов, шириной 20 футов и высотой 12 футов (около 9 метров × 6 метров × 3,6 метра). Хотя в последнее время у нас нет новостей по этому поводу, проект, вероятно, будет завершен в ближайшем будущем.

02

взлетно-посадочная полоса для 3D-печати

Еще одно применение в военной области и сфере национальной обороны исходит от ITAMCO (Индианская технологическая и производственная компания), которая использует аддитивное производство для разработки взлетно-посадочной полосы для аэропорта военной экспедиции. Эти коврики для взлетно-посадочной полосы являются важной частью экспедиционного аэропорта (EAF). Их функция должна быть реализована на более слабом грунте, чтобы военные самолеты могли приземляться и взлетать. До этого использовалась переносная взлетно-посадочная полоса из алюминиевого листа, но поскольку она устарела, армии потребовалось найти инновационное решение. Принтер M290 3D немецкой компании EOS используется для изготовления более легких и прочных моделей военной техники ВВС США.

03

ExOne и его военная капсула

Чтобы ускорить разработку мощной и надежной фабрики по производству 3D-печати, ExOne приняла участие в реализации этой задачи после работы с несколькими партнерами. В частности, речь идет о контракте на сумму 1,6 млн долларов США с Агентством оборонного снабжения (DLA). В этом процессе технология ExOne Binderjet используется в военных целях из-за ее высокой скорости, гибких материалов и простоты эксплуатации, которые вполне могут удовлетворить основные потребности военных. Говорят, что этот 3D-принтер, разработанный для военных, может распылять клей и более 20 видов металлов, керамики и других порошкообразных материалов. Кроме того, говорят, что уникальный корпус и другие функции делают его очень подходящим для продуктов военного класса.

04

Инструменты 3D-печати для ВМС США

ВМС США также используют аддитивное производство, а их Корпус морской пехоты обнаружил возможность 3D-печати для разработки новых инструментов для обслуживания транспортных средств. Командование систем морской пехоты работает с батальонами снабжения и отраслевыми партнерами для производства приспособлений для аддитивного производства для снятия рулевых колес с металла с помощью технологии 3D-печати. Это проблема, которую часто приходится решать при обслуживании военно-морских машин. Аддитивное производство может помочь сократить время обслуживания и подготовки инструмента, а также сократить фактическое время ожидания таких деталей примерно до 25 дней.

05

Сотрудничество между армией США и Университетом Южной Флориды по разработке легкого магниевого сплава

Что касается причин использования технологии 3D-печати, помимо регулярного сотрудничества с родственными компаниями, армия США также сотрудничает с некоторыми университетами. Недавно ученые из Университета Центральной Флориды успешно напечатали на 3D-принтере магниевый сплав под названием WE43. Сообщается, что разработка этого материала исследователями происходит не случайно, а из нужд военных. Американских солдат часто приходится заставлять носить чрезвычайно тяжелые сумки и снаряжение, поэтому очень необходимо уменьшить их вес. Однако с помощью WE43 и технологии порошкового лазерного синтеза армия США и Университет Центральной Флориды, возможно, нашли решение.

06

3D печать гребного винта корабля

В последние годы известная французская компания Naval Group использует технологию 3D-печати для удовлетворения различных потребностей. В январе 2021 года, благодаря процессу аддитивного производства WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), NavalGroup напечатала винт на 3D-принтере. Гребной винт состоит из пяти 200-килограммовых лопастей и затем устанавливается на «Андромеде» — корабле-разведчике. Команда проекта объяснила, что с помощью технологии 3D-печати они значительно сократили время строительства и свели к минимуму количество используемых материалов.

07

ВВС Испании модернизировали свой процесс с помощью 3D-печати

Аддитивное производство может помочь деталям достичь высокой твердости, высокой прочности и других превосходных характеристик. Благодаря внутреннему армированию волокнами исследователи разработали различные инструменты и концевые части, способные выдерживать суровые условия эксплуатации, когда на компоненты воздействуют очень большие силы без каких-либо ошибок. В Мадриде глава вертолетного цеха ВВС Испании сообщил, что сейчас они стараются изготавливать каждую деталь с помощью аддитивного производства и избегают традиционного производства. Эти компоненты включают инструменты измерения контроля утечек для шасси вертолета или специальные ключи для несущих винтов вертолета.

08

General Lattice и его шлемы, разработанные для армии США

GeneralLattice, компания-разработчик программного обеспечения для 3D-дизайна, и армия США подписали контракт на улучшение способности армейских боевых шлемов поглощать удары с помощью 3D-печати и усовершенствованной геометрии сетки. Для этого проекта компания разработала набор инструментов прогнозного моделирования для разработки и создания материалов для шлемов. Чтобы улучшить защиту солдат на поле боя и возможность выживания после удара головой, 3D-печатные материалы будут протестированы в реальных условиях, чтобы проверить требования к производительности командного центра разработки солдат.

09

Запасные части к боевой бронетехнике

Австралийская армия использовала решение для 3D-печати с холодным напылением, разработанное SPEE3D, для разработки более дюжины запасных частей для одной из своих бронемашин. Эти компоненты прошли множество полевых испытаний и сертификатов, что повысило маневренность австралийской армии. Например, печатные компоненты включают колпак колеса, на изготовление которого ушло всего 29 минут, а общая стоимость составляет 100 австралийских долларов. В данном случае используется машина WarpSPEE3D с объемом печати 1000 x 700 мм и скоростью 1 кг в минуту. За счет внедрения аддитивных технологий армия может сократить время простоя бронетехники и тем самым лучше реагировать на чрезвычайные ситуации.

10

ВМС США и аддитивное производство

На протяжении многих лет ВМС США работали над несколькими проектами аддитивного производства. Цель — повысить маневренность и эффективность команды, выполняющей задачи в океане, особенно при изготовлении запасных частей. Вот почему Военно-морская аспирантура (NPS) вложила средства в металлообрабатывающие станки Xerox ElemX. Они использовали это оборудование для разработки запасных частей и инструментов для подводных лодок и кораблей, что позволило Xerox сократить цепочку поставок и производить компоненты по индивидуальному заказу. NPS — не единственная компания, которая запускает проекты 3D-печати в морской сфере. Фактически MatterHackers подписала 5-годовой контракт с ВМС США на поставку всего необходимого 3D-оборудования, а также курсов обучения и технического обслуживания.

11

Энергетические проекты будущего

Проект Future Energy из Великобритании работает в области исследований, испытаний взрывчатых веществ, производства новой энергетики, моделирования взрывов, химического синтеза, тепловых характеристик и испытаний на опасность. Цель проекта — создание новых энергосодержащих материалов и методов диагностики для проверки новых материалов. Аддитивное производство будет использоваться для разработки новых составов взрывчатых веществ, которые предоставляют потенциальным пользователям множество преимуществ, включая снижение затрат на хранение и транспортировку и повышение эффективности. Стоимость может быть точно настроена в соответствии с требованиями и изготовлена ​​​​в новой и сложной конструкции, что ранее было немыслимо. В производственном процессе используется резонансный акустический смеситель LabRam, который использует звуковую энергию вместо физических лопастей для смешивания материалов, что делает процесс более безопасным.

12

Astro America разрабатывает корпус колесницы, напечатанный на 3D-принтере

Организация прикладных исследований и технологий, также известная как ASTRO America, была выбрана армией США для проекта бесшовного корпуса. Программа поддерживается Институтом производственных инноваций при поддержке Министерства обороны США и является частью усилий по разработке и поставке инструментов для корпуса боевых машин с использованием 3D-печати. Они надеются сократить время изготовления и снизить производственные затраты, при этом снизив вес машины и улучшив ее характеристики и живучесть.

13

Казармы на 3D-принтере

ICON, строительная 3D-компания, известна своими проектами с участием военных. С этой целью базирующаяся в Остине компания сотрудничала с Департаментом по военным делам Техаса, Logan Architecture и Fort Structures для создания крупнейшей 3D-печатной конструкции в Северной Америке: тренировочного лагеря в учебном центре Swift Camp в Бастропе, штат Техас. Используя строительную систему ICON Vulcan, роботизированный принтер, управляемый планшетным компьютером, который может использовать материалы на основе цемента, компания и военные успешно построили первый военный лагерь для солдат, напечатанный на 3D-принтере. Последнее здание включает в себя 3,{ {7}}здание квадратных футов, в котором могут разместиться до 72 солдат или пилотов и подготовиться к следующей миссии.

14

3D-печать корпуса подводной лодки

За прошедшие годы министерство обороны нашло способы применения 3D-печати во многих областях — на земле, в воздухе и на море. Фактически, этот последний проект американских военных исследует относительно неизвестную область 3D-печати: морское дно. В 2017 году Окриджская национальная лаборатория (ORNL) сотрудничала с Лабораторией прорывных технологий ВМС США для этой новой попытки, помогая создать первый в военной истории корпус подводной лодки, напечатанный на 3D-принтере. Используя технологию крупногабаритного аддитивного производства (BAAM) FDM компании ORNL, команда изготовила концептуальный корпус длиной 30-футов с 6 композитными деталями из углеродного волокна. По сравнению с традиционными методами производства, его скорость производства выше, а стоимость ниже. Хотя он все еще проходит испытания, есть признаки того, что вскоре в океане появится больше подводных лодок, напечатанных на 3D-принтере.

15

Университет штата Мэн разрабатывает корабль тылового обеспечения для Корпуса морской пехоты США

В марте этого года Университет штата Мэн (UMaine) напечатал на 3D-принтере два новых крупногабаритных корабля в своем Центре усовершенствованных конструкций и композитных материалов в Ороно, один из которых считается крупнейшим из когда-либо построенных кораблей для аддитивного производства. Предполагается, что два корабля-прототипа были разработаны для Корпуса морской пехоты США в качестве кораблей тылового обеспечения и будут испытаны для использования в полевых условиях вооруженными силами. Большой из них может перевозить два 20-футовых грузовых контейнера, а другой может перевозить еду, воду и другие припасы для всего стрелкового отделения в течение трех дней. Оба новых корабля напечатаны на 3D-принтере из смеси композитных материалов на полимерной основе, армированных волокном. По словам UMaine, один из кораблей удалось изготовить и собрать всего за месяц. При использовании традиционных методов изготовления этот процесс займет до одного года.