Cincisprezece aplicații ale producției aditive în domeniul apărării naționale

Tehnologia de fabricație aditivă a fost întotdeauna utilizată pe scară largă în multe domenii, inclusiv maritim, aerospațial și auto, cu funcțiile sale puternice. Desigur, este tot mai mult adoptat de departamentele de apărare din întreaga lume. De fapt, este de așteptat ca până în 2027, valoarea industriei militare de imprimare 3D să ajungă la 1,7 miliarde de dolari SUA.

Având în vedere cererea de viteză mai mare, greutate mai mică și costuri mai mici ale produselor militare, este, fără îndoială, cel mai potrivit să alegeți tehnologia de fabricație aditivă pentru a realiza aceste funcții. Sunt enumerate câteva cazuri de aplicare a tehnologiei de imprimare 3D în domeniul apărării naționale în diferite țări din lume. Din aceste cazuri reale, putem vedea în continuare importanța acestei tehnologii în apărarea națională.

01

9-imprimantă 3D metalică lungă de un metru

Armata americană este convinsă de beneficiile producției aditive, iar în 2021 au anunțat că vor construi cea mai mare imprimantă 3D din metal din lume. Centrul de sisteme de vehicule terestre ale armatei DEVCOM din SUA produce această imprimantă gigantică cu ajutorul ASTRO America, Ingersoll Machine Tool, Siemens și Centrul de producție și tehnologie comună MELD Manufacturing din Rock Island Arsenal. Această imprimantă va deveni parte a proiectului de caroserie fără sudură, iar sarcina finală este să imprime un corp integrat pentru car. Este raportat că proiectul este de așteptat să dureze aproximativ 14 luni, iar imprimanta finală va putea imprima piese metalice lungi de 30 de picioare, lățime de 20 de picioare și înălțime de 12 picioare (aproximativ 9 metri × 6 metri × 3,6 metri). Deși nu avem noutăți în acest sens recent, proiectul este probabil să fie finalizat în viitorul apropiat.

02

Pista de imprimare 3D

O altă aplicație în domeniul militar și al apărării naționale vine de la ITAMCO (Indiana Technology and Manufacturing Company), care folosește fabricarea aditivă pentru a dezvolta o pistă pentru un aeroport de expediții militare. Aceste covorașe de pistă sunt o parte importantă a Aeroportului Expeditionary (EAF). Funcția lor este de a fi implementate pe un teren mai slab pentru a permite aeronavelor militare să aterizeze și să decoleze. Înainte de asta, a fost folosită o pistă portabilă din tablă de aluminiu, dar pe măsură ce a devenit învechită, armata a trebuit să găsească o soluție inovatoare. Imprimanta M290 3D a companiei germane EOS este folosită pentru a realiza modele mai ușoare și mai durabile pentru echipamentele militare ale forțelor aeriene americane.

03

ExOne și podul său militar

Pentru a accelera dezvoltarea unui pod de fabrică de imprimare 3D puternic și robust, ExOne a participat la implementarea acestei sarcini după ce a lucrat cu mai mulți parteneri. Mai exact, implică un contract de 1,6 milioane Agenția de Logistică a Apărării (DLA). În acest proces, tehnologia Binderjet de la ExOne este utilizată în scopuri militare datorită vitezei sale rapide, materialelor flexibile și ușurinței de operare, care pot satisface nevoile cheie ale armatei. Se spune că această imprimantă 3D concepută pentru armată poate pulveriza adezivi și peste 20 de tipuri de metale, ceramică și alte materiale sub formă de pulbere. În plus, se spune că carcasa unică și alte funcții îl fac foarte potrivit pentru produse de calitate militară.

04

Instrumente de imprimare 3D pentru Marina SUA

Marina SUA folosește, de asemenea, fabricarea aditivă, iar Corpul Marin a descoperit capacitatea imprimării 3D de a dezvolta noi instrumente de întreținere a vehiculelor. Comandamentul Sistemelor Marine Corps lucrează cu batalioane de aprovizionare și parteneri din industrie pentru a produce dispozitive de fabricație aditivă pentru îndepărtarea volanelor din metal prin tehnologia de imprimare 3D. Aceasta este o problemă care adesea trebuie rezolvată în întreținerea vehiculelor navale. Fabricarea aditivă poate ajuta la reducerea timpului de întreținere și pregătire a sculelor și poate reduce timpul real de așteptare pentru astfel de piese la aproximativ 25 de zile.

05

Cooperare între armata SUA și Universitatea din Florida de Sud pentru dezvoltarea aliajului ușor de magneziu

În ceea ce privește motivele tehnologiei de imprimare 3D, pe lângă cooperarea regulată cu companii afiliate, armata SUA cooperează și cu unele universități. Recent, oamenii de știință de la Universitatea din Florida Centrală au imprimat cu succes 3D un aliaj de magneziu numit WE43. Se raportează că dezvoltarea acestui material de către cercetători nu este o coincidență, ci din nevoile armatei. Soldații americani trebuie deseori să fie forțați să transporte genți și echipamente extrem de grele, așa că este foarte necesar să le reducă greutatea. Cu toate acestea, cu ajutorul WE43 și al tehnologiei de fuziune cu laser cu pulbere, armata SUA și Universitatea din Florida Centrală ar fi putut găsi o soluție.

06

Imprimarea 3D a elicei navei

În ultimii ani, celebra companie franceză Naval Group a folosit tehnologia de imprimare 3D pentru a satisface diverse nevoi. În ianuarie 2021, datorită procesului de fabricație aditivă WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), NavalGroup a imprimat elicea 3D. Elicea este formată din cinci pale de 200 kg și este apoi instalată pe Andromeda, o navă de detectare a minelor. Echipa din spatele proiectului a explicat că, prin utilizarea tehnologiei de imprimare 3D, au redus foarte mult timpul de construcție și au minimizat cantitatea de materiale utilizate.

07

Forțele aeriene spaniole și-au îmbunătățit procesul prin imprimare 3D

Fabricarea aditivă poate ajuta piesele să atingă duritate ridicată, rezistență ridicată și alte caracteristici excelente. Prin armarea interioară cu fibre, cercetătorii au dezvoltat diverse instrumente și părți terminale care pot rezista la condițiile dure de performanță necesare atunci când componentele sunt supuse unor forțe foarte mari fără erori. La Madrid, șeful atelierului de elicoptere al Forțelor Aeriene Spaniole a spus că acum încearcă să fabrice fiecare piesă prin fabricație aditivă și să evite fabricarea tradițională. Aceste componente includ instrumente de măsurare pentru controlul scurgerilor pentru trenul de aterizare pentru elicopter sau chei personalizate pentru rotoarele principale ale elicopterului.

08

Generalul Lattice și căștile sale concepute pentru armata SUA

GeneralLattice, o companie de software de proiectare 3D, și armata SUA au semnat un contract pentru a îmbunătăți capacitatea de absorbție a impactului căștilor de luptă ale armatei prin imprimare 3D și geometrie avansată a grilei. Pentru acest proiect, compania a dezvoltat un set de instrumente de modelare predictivă pentru a proiecta și genera materiale pentru căști. Pentru a îmbunătăți protecția soldaților pe câmpul de luptă și a posibilității de supraviețuire după impactul cu capul, materialele imprimate 3D vor fi testate într-un mediu real pentru a verifica cerințele de performanță ale centrului de soldați de comandă de dezvoltare.

09

Piese de schimb în vehicule blindate de luptă

Armata australiană a folosit soluția de imprimare 3D prin pulverizare la rece dezvoltată de SPEE3D pentru a proiecta mai mult de o duzină de piese de schimb pentru unul dintre vehiculele sale blindate. Aceste componente au trecut multe teste și certificări de utilizare pe teren, îmbunătățind agilitatea armatei australiane. De exemplu, componentele imprimate includ un capac de roată care a durat doar 29 de minute, iar costul total este de 100 de dolari australieni. Mașina folosită în acest caz este WarpSPEE3D, care are un volum de imprimare de 1000 x 700 mm și o viteză de 1 kg pe minut. Prin introducerea tehnologiei de fabricație aditivă, armata poate reduce timpul de nefuncționare al vehiculelor blindate și, astfel, poate răspunde mai bine la situații de urgență.

10

US Navy și fabricație aditivă

De-a lungul anilor, Marina SUA a lucrat la mai multe proiecte de fabricație aditivă. Scopul este de a îmbunătăți agilitatea și eficiența echipei care execută sarcini în ocean, în special în fabricarea pieselor de schimb. Acesta este motivul pentru care Școala Postuniversitară Navală (NPS) a investit în mașini metalice Xerox ElemX. Au folosit acest echipament pentru a proiecta piese de schimb și unelte pentru submarine și nave, ceea ce a permis Xerox să aibă un lanț de aprovizionare mai scurt și să producă componente personalizate. NPS nu este singura companie care lansează proiecte de imprimare 3D în domeniul maritim. De fapt, MatterHackers a semnat un contract de 5-an cu Marina SUA pentru a furniza toate echipamentele 3D de care are nevoie, precum și cursuri de formare și întreținere.

11

Proiecte energetice viitoare

Proiectul Future Energy din Marea Britanie lucrează în domeniile cercetării, testării explozivilor, producției de noi energii, modelării exploziilor, sintezei chimice, caracterizarii termice și testării pericolelor. Scopul proiectului este de a crea noi materiale care conțin energie și metode de diagnosticare pentru verificarea noilor materiale. Fabricarea aditivă va fi folosită pentru a dezvolta noi formulări explozive, care oferă utilizatorilor potențiali multe beneficii, inclusiv costuri reduse de depozitare și transport și performanță îmbunătățită. Costul poate fi personalizat cu precizie în funcție de cerințe și fabricat într-un design nou și complex, care înainte era de neconceput. Procesul de fabricație folosește un mixer acustic de rezonanță LabRam, care folosește energia sonoră în loc de lame fizice pentru a amesteca materiale, făcând procesul mai sigur.

12

Astro America dezvoltă corpul de car imprimat 3D

Organizația de Cercetare în Știință și Tehnologie Aplicată, cunoscută și sub numele de ASTRO America, a fost selectată de Armata SUA pentru proiectul de cocă fără sudură. Programul este susținut de Manufacturing Innovation Institute, care beneficiază de Departamentul Apărării al SUA și face parte dintr-un efort de dezvoltare și furnizare de instrumente pentru corpul vehiculelor de luptă folosind imprimarea 3D. Ei speră să reducă timpul de fabricație și să reducă costurile de producție, reducând în același timp greutatea vehiculului și îmbunătățind performanța și supraviețuirea acestuia.

13

Barăci de imprimare 3D

ICON, o companie de construcții 3D, este cunoscută pentru proiectele sale care implică armata. În acest scop, compania din Austin a colaborat cu Departamentul de Afaceri Militare din Texas, Logan Architecture și Fort Structures pentru a crea cea mai mare structură imprimată 3D din America de Nord: tabăra de antrenament de la Centrul de antrenament Swift Camp din Bastrop, Texas. Folosind sistemul de construcție Vulcan de la ICON, o imprimantă robotizată operată de un computer tabletă care poate folosi materiale pe bază de ciment, compania și armata au construit cu succes prima tabără militară imprimată 3D în care să locuiască soldații. Clădirea finală include un 3,{ {7}}clădire de metri pătrați care poate găzdui până la 72 de soldați sau piloți și se pregătește pentru următoarea lor misiune.

14

Imprimare 3D carena submarinului

De-a lungul anilor, departamentul de apărare a găsit modalități de a aplica imprimarea 3D în multe domenii - pe sol, în aer și pe mare. De fapt, acest ultim proiect al armatei americane explorează o zonă relativ necunoscută a imprimării 3D: fundul mării. În 2017, Laboratorul Național Oak Ridge (ORNL) a cooperat cu Laboratorul de Tehnologie Disruptivă al Marinei SUA pentru această nouă încercare, ajutând la crearea primei carene de submarin imprimate 3D din istoria militară. Folosind tehnologia FDM de fabricație aditivă pe suprafețe mari (BAAM) de la ORNL, echipa a produs o carcasă concept 30-picior cu 6 piese compozite din fibră de carbon. În comparație cu metodele tradiționale de fabricație, viteza sa de producție este mai rapidă și costul este mai mic. Deși este încă testat, există semne că mai multe submarine imprimate 3D se vor scufunda în ocean în curând în viitor.

15

Universitatea din Maine dezvoltă o navă de sprijin logistic pentru Corpul Marin al SUA

În luna martie a acestui an, Universitatea din Maine (UMaine) a imprimat 3D două nave noi la scară mare la Centrul său de Structură Avansată și Materiale Compozite din Orono, dintre care se spune că este cea mai mare navă de producție aditivă construită vreodată. Se înțelege că cele două nave prototip au fost dezvoltate pentru Corpul Marin al Statelor Unite, concepute ca nave de sprijin logistic și vor fi testate pentru utilizare pe teren de către forțele armate. Cel mai mare poate transporta containere de transport cu două 20-picior, în timp ce celălalt poate transporta alimente, apă și alte provizii pentru întreaga echipă de pușcași pentru o perioadă de trei zile. Ambele nave noi sunt imprimate 3D cu un amestec multimaterial de materiale compozite armate cu fibre pe bază de polimeri. Potrivit UMaine, a reușit să fabrice și să asambleze una dintre nave în doar o lună. Dacă se folosesc metode tradiționale de fabricație, acest proces va dura până la un an.