Petnaest primjena aditivne proizvodnje u polju nacionalne obrane

Jul 05, 2022

Tehnologija aditivne proizvodnje uvijek je široko korištena u mnogim područjima, uključujući pomorstvo, zrakoplovstvo i automobilsku industriju, sa svojim snažnim funkcijama. Naravno, također ga sve više prihvaćaju ministarstva obrane diljem svijeta. Zapravo, očekuje se da će do 2027. godine vrijednost industrije vojnog 3D ispisa dosegnuti 1,7 milijardi američkih dolara.

S obzirom na potražnju za većom brzinom, manjom težinom i nižom cijenom vojnih proizvoda, nedvojbeno je najprikladnije odabrati tehnologiju aditivne proizvodnje za postizanje ovih funkcija. Navedeni su neki slučajevi primjene tehnologije 3D printanja u području nacionalne obrane u raznim zemljama svijeta. Iz ovih stvarnih slučajeva dalje možemo vidjeti važnost ove tehnologije u nacionalnoj obrani.

9-metarski metalni 3D pisač

Američka vojska uvjerena je u dobrobiti aditivne proizvodnje te je 2021. godine najavila da će izraditi najveći metalni 3D printer na svijetu. Američki DEVCOM Army Ground Vehicle System Center proizvodi ovaj divovski pisač uz pomoć ASTRO America, Ingersoll Machine Tool, Siemensa i MELD Manufacturing Joint Manufacturing and Technology Center u Rock Island Arsenalu. Ovaj printer postat će dio projekta bešavne karoserije, a krajnji zadatak je ispisati integriranu karoseriju za kočiju. Izvještano je da se očekuje da će projekt trajati oko 14 mjeseci, a konačni pisač moći će ispisati metalne dijelove 30 stopa duge, 20 stopa široke i 12 stopa visoke (oko 9 metara × 6 metara × 3,6 metara). Iako u posljednje vrijeme nemamo nikakvih novosti u vezi s tim, projekt će vjerojatno biti dovršen u bliskoj budućnosti.

3D pista za ispis

Još jedna primjena u vojnom i nacionalnom obrambenom području dolazi od ITAMCO-a (Indiana Technology and Manufacturing Company), koji koristi aditivnu proizvodnju za razvoj piste za zračnu luku vojne ekspedicije. Ove prostirke za pistu važan su dio ekspedicione zračne luke (EAF). Njihova je funkcija implementacija na slabijem tlu kako bi vojnim zrakoplovima omogućili slijetanje i polijetanje. Prije toga se koristila prijenosna uzletno-sletna staza od aluminijskog lima, no kako je postala zastarjela, vojska je morala pronaći inovativno rješenje. M290 3D printer njemačke tvrtke EOS koristi se za izradu lakših i izdržljivijih modela za vojnu opremu američkog ratnog zrakoplovstva.

ExOne i njegova vojna kapsula

Kako bi se ubrzao razvoj moćne i robusne tvorničke jedinice za 3D ispis, ExOne je sudjelovao u provedbi ovog zadatka nakon što je radio s više partnera. Konkretno, to uključuje ugovor vrijedan 1,6 milijuna dolara s Agencijom za obrambenu logistiku (DLA). U ovom se procesu ExOneova Binderjet tehnologija koristi u vojne svrhe zbog svoje velike brzine, fleksibilnih materijala i jednostavnosti rada, što može dobro zadovoljiti ključne potrebe vojske. Kaže se da ovaj 3D printer dizajniran za vojsku može raspršivati ljepila i više od 20 vrsta metala, keramike i drugih materijala u prahu. Osim toga, rečeno je da ga jedinstveno kućište i druge funkcije čine vrlo prikladnim za vojne proizvode.

Alati za 3D ispis za američku mornaricu

Američka mornarica također koristi aditivnu proizvodnju, a njihov Marine Corps otkrio je mogućnost 3D printanja za razvoj novih alata za održavanje vozila. Zapovjedništvo sustava Marine Corps surađuje s opskrbnim bataljunima i industrijskim partnerima na proizvodnji aditivnih proizvodnih uređaja za uklanjanje volana od metala putem tehnologije 3D ispisa. To je problem koji često treba rješavati u održavanju pomorskih vozila. Aditivna proizvodnja može pomoći u smanjenju vremena održavanja i pripreme alata te može smanjiti stvarno vrijeme čekanja za takve dijelove na oko 25 dana.

Suradnja između američke vojske i Sveučilišta Južne Floride za razvoj lake legure magnezija

Što se tiče razloga za tehnologiju 3D printanja, osim redovne suradnje sa srodnim tvrtkama, američka vojska surađuje i s nekim sveučilištima. Nedavno su znanstvenici sa Sveučilišta Central Florida uspješno 3D isprintali leguru magnezija nazvanu WE43. Priopćeno je da razvoj ovog materijala od strane istraživača nije slučajnost, već iz potreba vojske. Američki vojnici često moraju biti prisiljeni nositi izuzetno teške torbe i opremu, pa je itekako potrebno smanjiti njihovu težinu. Međutim, uz pomoć WE43 i tehnologije laserske fuzije praha, američka vojska i Sveučilište Centralne Floride možda su pronašli rješenje.

3D printanje propelera broda

Posljednjih godina poznata francuska tvrtka Naval Group koristi tehnologiju 3D printanja kako bi zadovoljila razne potrebe. U siječnju 2021., zahvaljujući aditivnom proizvodnom procesu WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), NavalGroup je 3D ispisao propeler. Propeler se sastoji od pet lopatica od 200 kg i zatim se postavlja na Andromedu, brod za otkrivanje mina. Tim koji stoji iza projekta objasnio je da su korištenjem tehnologije 3D ispisa uvelike skratili vrijeme izgradnje i minimalizirali količinu korištenog materijala.

Španjolsko ratno zrakoplovstvo nadogradilo je svoj proces 3D ispisom

Aditivna proizvodnja može pomoći dijelovima da postignu visoku tvrdoću, visoku čvrstoću i druge izvrsne karakteristike. Pomoću unutarnjeg ojačanja vlaknima, istraživači su razvili različite alate i terminalne dijelove koji mogu izdržati teške uvjete rada koji su potrebni kada su komponente podvrgnute vrlo velikim silama bez ikakvih pogrešaka. U Madridu, voditelj helikopterske radionice španjolskog ratnog zrakoplovstva rekao je da sada pokušavaju svaki dio proizvesti aditivnom proizvodnjom i izbjeći tradicionalnu proizvodnju. Ove komponente uključuju alate za mjerenje kontrole curenja za stajni trap helikoptera ili prilagođene ključeve za glavne rotore helikoptera.

General Lattice i njegove kacige dizajnirane za američku vojsku

GeneralLattice, softverska tvrtka za 3D dizajn, i američka vojska potpisali su ugovor za poboljšanje kapaciteta apsorpcije udaraca vojnih borbenih kaciga putem 3D ispisa i napredne geometrije mreže. Za ovaj projekt tvrtka je razvila skup alata za prediktivno modeliranje za dizajn i generiranje materijala za kacigu. Kako bi se poboljšala zaštita vojnika na bojnom polju i mogućnost preživljavanja nakon udara glavom, 3D tiskani materijali testirat će se u stvarnom okruženju kako bi se provjerili zahtjevi izvedbe razvojnog zapovjednog vojničkog centra.

Rezervni dijelovi u borbenim oklopnim vozilima

Australska vojska upotrijebila je rješenje za 3D ispis hladnim raspršivanjem koje je razvio SPEE3D za dizajn više od desetak rezervnih dijelova za jedno od svojih oklopnih vozila. Ove su komponente prošle mnoge terenske testove i certifikate, poboljšavajući agilnost australske vojske. Na primjer, tiskane komponente uključuju poklopac kotača za čiju je izradu bilo potrebno samo 29 minuta, a ukupna cijena je 100 australskih dolara. Stroj korišten u ovom slučaju je WarpSPEE3D, koji ima volumen ispisa od 1000 x 700 mm i brzinu od 1 kg u minuti. Uvođenjem aditivne proizvodne tehnologije vojska može smanjiti vrijeme zastoja oklopnih vozila i tako bolje odgovoriti u izvanrednim situacijama.

Američka mornarica i aditivna proizvodnja

Tijekom godina, američka mornarica je radila na više projekata aditivne proizvodnje. Cilj je poboljšati agilnost i učinkovitost tima koji obavlja zadatke u oceanu, posebice u proizvodnji rezervnih dijelova. Zbog toga je Mornarička poslijediplomska škola (NPS) investirala u metalne strojeve Xerox ElemX. Tu su opremu koristili za dizajn rezervnih dijelova i alata za podmornice i brodove, što je Xeroxu omogućilo kraći lanac opskrbe i proizvodnju prilagođenih komponenti. NPS nije jedina tvrtka koja pokreće projekte 3D printanja u području pomorstva. Zapravo, MatterHackers je potpisao 5--godišnji ugovor s američkom mornaricom kako bi osigurao svu potrebnu 3D opremu, kao i tečajeve obuke i održavanje.

Budući energetski projekti

Projekt Future Energy iz Ujedinjenog Kraljevstva radi na području istraživanja, testiranja eksploziva, nove energetske proizvodnje, modeliranja eksplozije, kemijske sinteze, toplinske karakterizacije i ispitivanja opasnosti. Cilj projekta je stvoriti nove materijale koji sadrže energiju i dijagnostičke metode za provjeru novih materijala. Aditivna proizvodnja koristit će se za razvoj novih eksplozivnih formulacija, koje potencijalnim korisnicima pružaju mnoge prednosti, uključujući smanjene troškove skladištenja i transporta te poboljšane performanse. Cijena se može precizno prilagoditi zahtjevima i proizvesti u novom i složenom dizajnu, što je prije bilo nezamislivo. U procesu proizvodnje koristi se rezonantna akustična miješalica LabRam, koja koristi zvučnu energiju umjesto fizičkih oštrica za miješanje materijala, čineći proces sigurnijim.

Astro America razvija 3D printano tijelo kočije

Američka vojska odabrala je Organizaciju za istraživanje primijenjene znanosti i tehnologije, također poznatu kao ASTRO America, za projekt bešavnog trupa. Program podržava Manufacturing Innovation Institute, koji koristi Ministarstvo obrane SAD-a, a dio je napora da se razviju i isporuče alati za trup borbenih vozila pomoću 3D ispisa. Nadaju se da će smanjiti vrijeme proizvodnje i troškove proizvodnje, a istovremeno smanjiti težinu vozila i poboljšati njegovu izvedbu i sposobnost preživljavanja.

3D printanje baraka

ICON, tvrtka za 3D konstrukciju, poznata je po svojim projektima koji uključuju vojsku. U tu je svrhu tvrtka sa sjedištem u Austinu surađivala s Teksaškim odjelom za vojna pitanja, Logan Architecture i Fort Structures kako bi stvorila najveću 3D tiskanu strukturu u Sjevernoj Americi: kamp za obuku u Swift Camp Training Centeru u Bastropu u Teksasu. Koristeći ICON-ov građevinski sustav Vulcan, robotski pisač kojim upravlja tablet računalo koje može koristiti materijale na bazi cementa, tvrtka i vojska uspješno su izgradili prvi 3D ispisani vojni kamp za život vojnika. Konačna zgrada uključuje 3,{ {7}}zgrada od četvornih metara koja može primiti do 72 vojnika ili pilota i pripremiti se za njihovu sljedeću misiju.

3D ispis trupa podmornice

Tijekom godina, ministarstvo obrane pronašlo je načine za primjenu 3D ispisa u mnogim područjima – na zemlji, u zraku i na moru. Zapravo, ovaj najnoviji projekt američke vojske istražuje relativno nepoznato područje 3D printanja: morsko dno. Godine 2017. Nacionalni laboratorij Oak Ridge (ORNL) surađivao je s Laboratorijem za disruptivnu tehnologiju američke mornarice u ovom novom pokušaju, pomažući u stvaranju prvog 3D tiskanog trupa podmornice u vojnoj povijesti. Korištenjem ORNL-ove FDM tehnologije aditivne proizvodnje velikih površina (BAAM), tim je proizveo 30-koncept trupa sa 6 kompozitnih dijelova od karbonskih vlakana. U usporedbi s tradicionalnim metodama proizvodnje, njegova brzina proizvodnje je brža, a cijena niža. Iako se još uvijek testira, postoje znakovi da će više podmornica s 3D printanjem uroniti u ocean uskoro u budućnosti.

Sveučilište Maine razvija brod za logističku podršku za američke marinske pješadije

U ožujku ove godine, Sveučilište Maine (UMaine) 3D je ispisalo dva nova broda velikih razmjera u svom Centru za napredne strukture i kompozitne materijale u Oronu, od kojih se za jedan kaže da je najveći brod za aditivnu proizvodnju ikada izgrađen. Podrazumijeva se da su dva prototipa broda razvijena za Korpus marinaca Sjedinjenih Država, dizajnirana kao brodovi za logističku potporu, te će biti testirana za upotrebu na terenu od strane oružanih snaga. Veći može nositi dva 20-nožna transportna kontejnera, dok drugi može prevoziti hranu, vodu i druge zalihe za cijeli streljački vod za razdoblje od tri dana. Oba nova broda su 3D ispisana sa mješavinom više materijala od kompozitnih materijala na bazi polimera ojačanih vlaknima. Prema UMaineu, uspjeli su proizvesti i sastaviti jedan od brodova u samo mjesec dana. Ako se koriste tradicionalne metode proizvodnje, ovaj proces će trajati do godinu dana.