Петнадесет приложения на адитивното производство в областта на националната отбрана

Jul 05, 2022

Технологията за адитивно производство винаги е била широко използвана в много области, включително мореплаване, космическа и автомобилна, с нейните мощни функции. Разбира се, той все повече се възприема и от министерствата на отбраната по света. Всъщност се очаква до 2027 г. стойността на военната индустрия за 3D печат да достигне 1,7 милиарда щатски долара.

Като се има предвид търсенето на по-висока скорост, по-малко тегло и по-ниска цена на военните продукти, несъмнено е най-подходящо да се избере технология за адитивно производство за постигане на тези функции. Изброени са някои случаи на приложение на технологията за 3D печат в областта на националната отбрана в различни страни по света. От тези действителни случаи можем допълнително да видим значението на тази технология в националната отбрана.

9-дълъг метър метален 3D принтер

Американските военни са убедени в предимствата на адитивното производство и през 2021 г. обявиха, че ще създадат най-големия метален 3D принтер в света. US DEVCOM Army Ground Vehicle System Center произвежда този гигантски принтер с помощта на ASTRO America, Ingersoll Machine Tool, Siemens и MELD Manufacturing Joint Manufacturing and Technology Center в Rock Island Arsenal. Този принтер ще стане част от проекта за безшевно тяло, а крайната задача е да се отпечата интегрирано тяло за колесницата. Съобщава се, че проектът се очаква да отнеме около 14 месеца и крайният принтер ще може да отпечатва метални части с дължина 30 фута, ширина 20 фута и височина 12 фута (около 9 метра × 6 метра × 3,6 метра). Въпреки че наскоро нямаме новини в това отношение, проектът вероятно ще бъде завършен в близко бъдеще.

Писта за 3D печат

Друго приложение в сферата на военната и националната отбрана идва от ITAMCO (Индиана технологична и производствена компания), която използва адитивно производство, за да разработи писта за летище за военни експедиции. Тези постелки за пистата са важна част от експедиционното летище (EAF). Тяхната функция е да се изпълняват на по-слаба земя, за да позволят на военните самолети да кацат и излитат. Преди това е използвана преносима писта, изработена от алуминиев лист, но тъй като остаряла, армията трябваше да намери иновативно решение. Принтерът M{0}}D на немската компания EOS се използва за изработване на по-леки и издръжливи модели за военната техника на ВВС на САЩ.

ExOne и неговата военна капсула

За да ускори разработването на мощна и здрава фабрика за 3D печат, ExOne участва в изпълнението на тази задача след работа с множество партньори. По-конкретно, това включва договор на стойност 1,6 милиона от Агенцията за отбранителна логистика (DLA). В този процес технологията Binderjet на ExOne се използва за военни цели поради нейната бърза скорост, гъвкави материали и лекота на работа, които могат добре да отговорят на ключовите нужди на армията. Твърди се, че този 3D принтер, предназначен за военните, може да пръска лепила и повече от 20 вида метали, керамика и други прахообразни материали. Освен това се казва, че уникалният корпус и други функции го правят много подходящ за военни продукти.

Инструменти за 3D печат за американския флот

Военноморските сили на САЩ също използват адитивно производство и тяхната морска пехота е открила способността на 3D принтирането да разработва нови инструменти за поддръжка на превозни средства. Системното командване на Корпуса на морската пехота работи с батальони за снабдяване и индустриални партньори, за да произвежда допълнителни производствени приспособления за премахване на волани от метал чрез технология за 3D печат. Това е проблем, който често трябва да бъде решен при поддръжката на военноморските превозни средства. Производството с добавки може да помогне за намаляване на времето за поддръжка и подготовка на инструмента и може да намали действителното време за изчакване за такива части до около 25 дни.

Сътрудничество между американската армия и Университета на Южна Флорида за разработване на лека магнезиева сплав

По отношение на причините за технологията за 3D печат, в допълнение към редовното сътрудничество със сродни компании, американската армия си сътрудничи и с някои университети. Наскоро учени от Университета на Централна Флорида успешно отпечатаха 3D магнезиева сплав, наречена WE43. Съобщава се, че разработването на този материал от изследователи не е случайно, а от нуждите на военните. Американските войници често трябва да бъдат принудени да носят изключително тежки чанти и оборудване, така че е много необходимо да се намали теглото им. Въпреки това, с помощта на WE43 и технологията за прахов лазерен синтез, американската армия и Университетът на Централна Флорида може да са намерили решение.

3D принтиране на витлото на кораба

През последните години известната френска компания Naval Group използва технологията за 3D печат, за да отговори на различни нужди. През януари 2021 г., благодарение на процеса на адитивно производство WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), NavalGroup отпечата 3D пропелера. Витлото се състои от пет лопатки по 200 kg и след това се монтира на Andromeda, кораб за откриване на мини. Екипът, който стои зад проекта, обясни, че с помощта на технологията за 3D принтиране те значително намаляват времето за изграждане и минимизират количеството на използваните материали.

Испанските военновъздушни сили надградиха своя процес чрез 3D принтиране

Производството с добавки може да помогне на частите да постигнат висока твърдост, висока якост и други отлични характеристики. Чрез вътрешно подсилване с влакна изследователите са разработили различни инструменти и клемни части, които могат да издържат на суровите условия на работа, необходими, когато компонентите са подложени на много големи сили без никакви грешки. В Мадрид ръководителят на работилницата за хеликоптери на испанските ВВС каза, че сега те се опитват да произвеждат всяка част чрез адитивно производство и да избягват традиционното производство. Тези компоненти включват инструменти за измерване на течове за колесник на хеликоптер или персонализирани ключове за главните ротори на хеликоптера.

General Lattice и неговите каски, предназначени за американската армия

GeneralLattice, софтуерна компания за 3D дизайн, и американската армия подписаха договор за подобряване на капацитета за поглъщане на удар на армейските бойни каски чрез 3D печат и усъвършенствана геометрия на мрежата. За този проект компанията разработи набор от инструменти за прогнозно моделиране за проектиране и генериране на материали за каска. За да се подобри защитата на войниците на бойното поле и възможността за оцеляване след удар с глава, 3D отпечатаните материали ще бъдат тествани в реална среда, за да се проверят изискванията за производителност на командния войник център за разработка.

Резервни части в бойни бронирани машини

Австралийската армия използва решението за 3D печат със студено пръскане, разработено от SPEE3D, за да проектира повече от дузина резервни части за една от своите бронирани машини. Тези компоненти са преминали много тестове и сертификати за полево използване, подобрявайки гъвкавостта на австралийската армия. Например, отпечатаните компоненти включват капак на колело, чиято изработка отне само 29 минути, а общата цена е 100 австралийски долара. Използваната в случая машина е WarpSPEE3D, която има обем на печат 1000 x 700 мм и скорост 1 кг в минута. Чрез въвеждането на технология за адитивно производство армията може да намали времето за престой на бронираните превозни средства и по този начин да реагира по-добре при извънредни ситуации.

ВМС на САЩ и производство на добавки

През годините ВМС на САЩ работят по множество проекти за производство на добавки. Целта е да се подобри гъвкавостта и ефективността на екипа, изпълняващ задачи в океана, особено при производството на резервни части. Ето защо Военноморското следдипломно училище (NPS) инвестира в метални машини Xerox ElemX. Те използват това оборудване за проектиране на резервни части и инструменти за подводници и кораби, което позволява на Xerox да има по-къса верига за доставки и да произвежда персонализирани компоненти. NPS не е единствената компания, която стартира проекти за 3D печат в областта на мореплаването. Всъщност MatterHackers подписа 5-годишен договор с ВМС на САЩ, за да осигури цялото 3D оборудване, от което се нуждае, както и курсове за обучение и поддръжка.

Бъдещи енергийни проекти

Проектът Future Energy от Обединеното кралство работи в областта на изследванията, тестването на експлозиви, производството на нова енергия, моделирането на експлозията, химическия синтез, термичната характеристика и тестването на опасността. Целта на проекта е да се създадат нови енергосъдържащи материали и диагностични методи за проверка на нови материали. Производството на добавки ще се използва за разработване на нови експлозивни формулировки, които предоставят на потенциалните потребители много предимства, включително намалени разходи за съхранение и транспорт и подобрена производителност. Цената може да бъде прецизно персонализирана според изискванията и произведена в нов и сложен дизайн, което преди беше немислимо. Производственият процес използва резонансен акустичен миксер LabRam, който използва звукова енергия вместо физически остриета за смесване на материали, което прави процеса по-безопасен.

Astro America разработва 3D отпечатана каросерия на колесница

Изследователската организация за приложни науки и технологии, известна също като ASTRO America, е избрана от американската армия за проекта за безшевни корпуси. Програмата се подкрепя от Института за иновации в производството, който се възползва от Министерството на отбраната на САЩ, и е част от усилията за разработване и доставяне на инструменти за корпус на бойни превозни средства с помощта на 3D печат. Те се надяват да намалят времето за производство и производствените разходи, като същевременно намалят теглото на превозното средство и подобрят неговата производителност и оцеляване.

3D печат казарма

ICON, компания за 3D строителство, е известна със своите проекти, включващи военни. За тази цел базираната в Остин компания си сътрудничи с Департамента по военните въпроси на Тексас, Logan Architecture и Fort Structures, за да създаде най-голямата 3D отпечатана структура в Северна Америка: тренировъчният лагер в тренировъчния център Swift Camp в Бастроп, Тексас. Използвайки строителната система Vulcan на ICON, роботизиран принтер, управляван от таблетен компютър, който може да използва материали на циментова основа, компанията и военните успешно построиха първия 3D отпечатан военен лагер за войници, в който да живеят войници. Последната сграда включва 3,{ {7}}сграда с квадратни фута, която може да побере до 72 войници или пилоти и да се подготви за следващата им мисия.

3D печат на корпус на подводница

През годините министерството на отбраната намери начини да приложи 3D принтирането в много области – на земята, във въздуха и в морето. Всъщност този най-нов проект на американската армия изследва относително непозната област на 3D печат: морското дъно. През 2017 г. Националната лаборатория на Оук Ридж (ORNL) си сътрудничи с Лабораторията за разрушителни технологии на ВМС на САЩ за този нов опит, помагайки за създаването на първия 3D отпечатан корпус на подводница във военната история. Чрез използването на FDM технологията за производство на добавки за голяма площ (BAAM) на ORNL, екипът произведе 30-концептуален корпус с 6 композитни части от въглеродни влакна. В сравнение с традиционните методи на производство, скоростта на производство е по-бърза и цената е по-ниска. Въпреки че все още се тества, има признаци, че повече 3D-отпечатани подводници ще се гмурнат в океана скоро в бъдеще.

Университетът на Мейн разработва кораб за логистична поддръжка за морската пехота на САЩ

През март тази година Университетът на Мейн (UMaine) отпечата 3D два нови широкомащабни кораба в своя Център за усъвършенствани конструкции и композитни материали в Ороно, единият от които се смята за най-големият кораб за адитивно производство, строен някога. Известно е, че двата прототипа на кораба са разработени за морската пехота на Съединените щати, проектирани като кораби за логистична поддръжка и ще бъдат тествани за използване на полето от въоръжените сили. По-големият може да носи два 20-футови транспортни контейнера, докато другият може да транспортира храна, вода и други провизии за целия стрелкови отряд за период от три дни. И двата нови кораба са 3D отпечатани със смес от много материали от композитни материали, подсилени с влакна на полимерна основа. Според UMaine, тя е успяла да произведе и сглоби един от корабите само за един месец. Ако се използват традиционни методи на производство, този процес ще отнеме до една година.