Begin augustus 2016 heeft de Amerikaanse marine met succes de Osprey MV-22 tiltrotor getest. Dit vliegtuig zelf is niet ongebruikelijk. Het voertuig met dubbele rotor is lange tijd in dienst geweest bij de Amerikaanse marine (het werd in de tweede helft van de jaren tachtig in gebruik genomen), maar voor het eerst in de geschiedenis werden kritieke onderdelen geïnstalleerd op een tiltrotor (vliegveiligheid hangt er rechtstreeks van af), wat een 3D-geprinte printer was.
Voor het testen heeft het Amerikaanse leger een beugel geprint voor het bevestigen van de motor aan de vleugel van de tiltrotor van titanium met behulp van directe laag-voor-laag lasersintering. Tegelijkertijd werd op de beugel zelf een rekstrookje gemonteerd, ontworpen om een eventuele vervorming van het onderdeel te registreren. Elk van de twee motoren van de Osprey MV-22 tiltrotor is met vier van dergelijke beugels aan de vleugel bevestigd. Tegelijkertijd was er ten tijde van de eerste testvlucht van de tiltrotor, die plaatsvond op 1 augustus 2016, slechts één beugel, afgedrukt op een 3D-printer, erop geïnstalleerd. Eerder werd gemeld dat de gondelbevestigingen die zijn afgedrukt met de methode van driedimensionaal afdrukken ook op de tiltrotor waren geïnstalleerd.
De ontwikkeling van de onderdelen die voor de tiltrotor zijn geprint, is uitgevoerd door het US Navy Aviation Combat Operations Center op de McGuire-Dix-Lakehurst Joint Base in New Jersey. Vliegtesten van de Osprey MV-22 met gedrukte onderdelen werden uitgevoerd op de US Navy Patxent River-basis, de tests werden door het leger als volledig succesvol erkend. Het Amerikaanse leger is van mening dat dankzij de wijdverbreide introductie van driedimensionaal printen de technologie in de toekomst in staat zal zijn om snel en relatief goedkoop reserveonderdelen voor converters te produceren. In dit geval kunnen de benodigde gegevens direct op de schepen worden afgedrukt. Bovendien kunnen de geprinte onderdelen vervolgens worden aangepast om de prestaties van de assemblages en systemen aan boord te verbeteren.
Titanium bedrukte motormontagebeugel
Het Amerikaanse leger was een paar jaar geleden geïnteresseerd in 3D-printtechnologieën, maar tot voor kort was de functionaliteit van 3D-printers niet breed genoeg om routinematig te worden gebruikt om vrij complexe onderdelen te bouwen. De onderdelen voor de tiltrotor zijn gemaakt met behulp van een additieve 3D-printer. Het onderdeel wordt geleidelijk in lagen gemaakt. Elke drie lagen titaniumstof worden met een laser verbonden, dit proces wordt zo lang herhaald als nodig is om de gewenste vorm te verkrijgen. Na voltooiing wordt het overschot van het onderdeel afgesneden; het resulterende element is volledig klaar voor gebruik. Omdat de tests met succes zijn voltooid, zal het Amerikaanse leger daar niet stoppen, ze gaan nog 6 belangrijke structurele elementen van de tiltrotor bouwen, waarvan de helft ook titanium en de andere - staal.
3D-printen in Rusland en wereldwijd
Ondanks het feit dat het printertype productie enkele jaren geleden met succes werd geïmplementeerd in de VS en Rusland, wordt de creatie van elementen voor militair materieel momenteel afgerond en getest. Dit komt allereerst door de zeer hoge eisen die aan alle militaire producten worden gesteld, vooral op het gebied van betrouwbaarheid en duurzaamheid. De Amerikanen zijn echter niet de enigen die op dit gebied vooruitgang boeken. Voor het tweede jaar op rij produceren Russische ontwerpers onderdelen voor de ontwikkelde aanvalsgeweren en pistolen met behulp van 3D-printtechnologie. Nieuwe technologieën besparen kostbare tekentijd. En het in gebruik nemen van dergelijke onderdelen kan zorgen voor snelle vervanging in het veld, in reparatiebataljons, omdat er niet hoeft te worden gewacht op reserveonderdelen uit de fabriek voor dezelfde tanks of onbemande luchtvaartuigen.
Voor onderzeeërs zullen militaire 3D-printers gewoonweg hun gewicht in goud waard zijn, aangezien in het geval van autonome langeafstandsnavigatie, de vervanging van onderdelen door de onderzeeërs zelf de onderzeeër een bijna onuitputtelijke bron zal geven. Een vergelijkbare situatie wordt waargenomen bij schepen die lange reizen maken en bij ijsbrekers. De meeste van deze schepen zullen in de zeer nabije toekomst drones krijgen, die uiteindelijk moeten worden gerepareerd of volledig moeten worden vervangen. Als er een 3D-printer op het schip verschijnt, waarmee snel reserveonderdelen kunnen worden geprint, kan de apparatuur binnen een paar uur weer worden gebruikt. In de omstandigheden van de vergankelijkheid van operaties en de hoge mobiliteit van het theater van militaire operaties, zal de lokale assemblage van bepaalde onderdelen, assemblages en mechanismen ter plaatse het handhaven van een hoog niveau van efficiëntie van ondersteunende eenheden mogelijk maken.
Visarend MV-22
Terwijl het Amerikaanse leger hun convertiplanes lanceert, gebruiken Russische fabrikanten van de Armata-tank al voor het tweede jaar een industriële printer in Uralvagonzavod. Met zijn hulp worden onderdelen voor gepantserde voertuigen en civiele producten geproduceerd. Maar tot nu toe worden dergelijke onderdelen alleen voor prototypes gebruikt, ze werden bijvoorbeeld gebruikt bij het maken van de Armata-tank en zijn tests. Bij de Kalashnikov Concern, evenals bij TsNIITOCHMASH, maken ontwerpers in opdracht van het Russische leger verschillende onderdelen van handvuurwapens van metalen en polymeerchips met behulp van 3D-printers. Het Tula Instrument Design Bureau genoemd naar Shipunov, het beroemde CPB, dat bekend staat om een rijk assortiment aan gefabriceerde wapens: van pistolen tot precisieraketten, blijft niet achter. Een veelbelovend pistool en een ADS-aanvalsgeweer, dat bedoeld is om de speciale troepen AK74M en APS te vervangen, is bijvoorbeeld samengesteld uit hoogwaardige plastic onderdelen die op een printer zijn afgedrukt. Voor sommige militaire producten heeft het CPB al mallen kunnen maken, op dit moment wordt gewerkt aan de seriematige assemblage van producten.
In de omstandigheden waarin een nieuwe wapenwedloop in de wereld wordt waargenomen, wordt de timing van de release van nieuwe soorten wapens belangrijk. In gepantserde voertuigen duurt bijvoorbeeld het proces van het maken van een model en het overbrengen van tekeningen naar een prototype meestal een jaar of twee. Bij het ontwikkelen van onderzeeërs is deze periode al 2 keer langer. "De 3D-printtechnologie zal de tijdsperiode met meerdere keren tot enkele maanden verkorten", merkt Alexey Kondratyev, een expert op het gebied van de marine, op. - Ontwerpers kunnen bij het ontwerpen van een 3D-model op een computer tijd besparen op tekeningen en direct een prototype maken van het gewenste onderdeel. Heel vaak worden onderdelen herwerkt, rekening houdend met de uitgevoerde tests en in het revisieproces. In dit geval kunt u het samenstel vrijgeven in plaats van het onderdeel en alle mechanische eigenschappen controleren, hoe de onderdelen met elkaar omgaan. Uiteindelijk zal de timing van prototyping ontwerpers in staat stellen om de totale tijd die het eerste voltooide monster nodig heeft om de testfase in te gaan, te verkorten. Tegenwoordig duurt het ongeveer 15-20 jaar om een nieuwe generatie kernonderzeeër te maken: van een schets tot de laatste schroef tijdens de montage. Met de verdere ontwikkeling van industrieel driedimensionaal printen en de lancering van massaproductie van onderdelen op deze manier, kan het tijdsbestek met minstens 1,5-2 keer worden verkort."
Volgens experts zijn moderne technologieën nu één tot twee jaar verwijderd van massaproductie van titaniumonderdelen op 3D-printers. Het is veilig om te zeggen dat tegen het einde van 2020 militaire vertegenwoordigers bij de ondernemingen van het militair-industriële complex apparatuur zullen accepteren die met 30-50% zal worden geassembleerd met behulp van 3D-printtechnologieën. Tegelijkertijd is het grootste belang voor wetenschappers het maken van keramische onderdelen op een 3D-printer, die zich onderscheiden door hoge sterkte, lichtheid en hittewerende eigenschappen. Dit materiaal wordt zeer veel gebruikt in de ruimtevaart- en luchtvaartindustrie, maar kan in nog grotere volumes worden toegepast. Zo opent de creatie van een keramische motor op een 3D-printer de horizon voor de creatie van hypersonische vliegtuigen. Met zo'n motor zou een passagiersvliegtuig in een paar uur van Vladivostok naar Berlijn kunnen vliegen.
Er wordt ook gemeld dat Amerikaanse wetenschappers een harsformule hebben uitgevonden die specifiek is voor het printen in 3D-printers. De waarde van deze formule ligt in de hoge sterkte van de materialen die eruit worden verkregen. Zo'n materiaal is bijvoorbeeld bestand tegen kritische temperaturen van meer dan 1700 graden Celsius, wat tien keer hoger is dan de weerstand van veel moderne materialen. Stephanie Tompkins, Director of Science for Advanced Defense Research, schat dat nieuwe materialen die met 3D-printers zijn gemaakt, unieke combinaties van kenmerken en eigenschappen zullen hebben die nog nooit eerder zijn vertoond. Dankzij de nieuwe technologie kunnen we volgens Tompkins een duurzaam onderdeel produceren dat zowel lichtgewicht als enorm groot is. Wetenschappers denken dat de productie van keramische onderdelen op een 3D-printer een wetenschappelijke doorbraak zal betekenen, ook in de productie van civiele producten.
De eerste Russische 3D-satelliet
Momenteel produceert de 3D-printtechnologie al met succes onderdelen direct aan boord van ruimtestations. Maar binnenlandse experts besloten nog verder te gaan, ze besloten onmiddellijk om een microsatelliet te maken met behulp van een 3D-printer. De Rocket and Space Corporation Energia heeft een satelliet gemaakt, waarvan het lichaam, de beugel en een aantal andere delen 3D-geprint zijn. Tegelijkertijd is een belangrijke verduidelijking dat de microsatelliet is gemaakt door Energia-ingenieurs samen met studenten van de Tomsk Polytechnic University (TPU). De eerste printersatelliet kreeg de volledige naam "Tomsk-TPU-120" (het nummer 120 in de naam ter ere van het 120-jarig bestaan van de universiteit, dat in mei 2016 werd gevierd). Het werd in het voorjaar van 2016 met succes de ruimte in gelanceerd samen met het ruimtevaartuig Progress MS-02, de satelliet werd aan het ISS geleverd en vervolgens de ruimte in gelanceerd. Dit toestel is 's werelds eerste en enige 3D-satelliet.
De satelliet gemaakt door TPU-studenten behoort tot de klasse van nanosatellieten (CubSat). Het heeft de volgende afmetingen 300x100x100 mm. Deze satelliet was het eerste ruimtevaartuig ter wereld met een 3D-geprint lichaam. In de toekomst kan deze technologie een echte doorbraak worden bij het maken van kleine satellieten, en het gebruik ervan toegankelijker en wijdverspreider maken. Het ontwerp van het ruimtevaartuig is ontwikkeld in het TPU Scientific and Educational Centre "Modern Production Technologies". De materialen waaruit de satelliet is gemaakt, zijn gemaakt door wetenschappers van de Tomsk Polytechnic University en het Institute of Strength Physics and Materials Science van de Siberian Branch van de Russian Academy of Sciences. Het belangrijkste doel van de satelliet was om nieuwe technologieën van de wetenschap van ruimtemateriaal te testen; het zal Russische wetenschappers helpen verschillende ontwikkelingen van de Tomsk-universiteit en haar partners te testen.
Volgens de persdienst van de universiteit zou de lancering van de Tomsk-TPU-120 nanosatelliet plaatsvinden tijdens de ruimtewandeling vanuit het ISS. De satelliet is een vrij compact, maar tegelijkertijd een volwaardig ruimtevaartuig, uitgerust met batterijen, zonnepanelen, radioapparatuur aan boord en andere apparaten. Maar het belangrijkste kenmerk was dat het lichaam 3D-geprint was.
Verschillende sensoren van de nanosatelliet registreren de temperatuur aan boord, op batterijen en borden, en parameters van elektronische componenten. Al deze informatie wordt vervolgens online naar de aarde verzonden. Op basis van deze informatie kunnen Russische wetenschappers de toestand van de satellietmaterialen analyseren en beslissen of ze deze in de toekomst zullen gebruiken bij de ontwikkeling en constructie van ruimtevaartuigen. Opgemerkt moet worden dat een belangrijk aspect van de ontwikkeling van kleine ruimtevaartuigen ook de opleiding van nieuw personeel voor de industrie is. Tegenwoordig ontwikkelen, vervaardigen en verbeteren studenten en docenten van de Tomsk Polytechnic University met hun eigen handen de ontwerpen van allerlei kleine ruimtevaartuigen, terwijl ze niet alleen hoogwaardige fundamentele kennis verwerven, maar ook de nodige praktische vaardigheden. Dit maakt de afgestudeerden van deze onderwijsinstelling in de toekomst unieke specialisten.
De toekomstplannen van Russische wetenschappers en vertegenwoordigers van de industrie omvatten de oprichting van een zwerm universitaire satellieten. "Vandaag hebben we het over de noodzaak om onze studenten te motiveren om alles te bestuderen wat op de een of andere manier met de ruimte te maken heeft - het kan energie zijn, materialen en de creatie van nieuwe generatie motoren, enz. We bespraken eerder dat de belangstelling voor de ruimte in het land enigszins is vervaagd, maar het kan nieuw leven worden ingeblazen. Om dit te doen, is het noodzakelijk om niet eens vanaf een studentenbank te beginnen, maar vanaf een schoolbank. Zo zijn we het pad van ontwikkeling en productie van CubeSat ingeslagen - kleine satellieten ", merkt de persdienst van het Tomsk Polytechnic Institute op met verwijzing naar de rector van deze instelling voor hoger onderwijs, Peter Chubik.
