Elokuun alussa 2016 Yhdysvaltain laivasto testasi onnistuneesti Osprey MV-22 -rototottoreita. Tämä lentokone itsessään ei ole epätavallinen. Kaksiroottorinen ajoneuvo on ollut käytössä Yhdysvaltain laivastossa pitkään (se otettiin käyttöön 1980-luvun jälkipuoliskolla), mutta ensimmäistä kertaa historiassa kriittiset osat asennettiin rototilttiin (lentoturvallisuus) riippuu suoraan niistä), jotka olivat 3D -tulostimia.
Testausta varten Yhdysvaltain armeija painoi titaanista kannattimen moottorin kiinnittämiseksi rototiltin siipiin käyttämällä suoraa kerros kerrokselta lasersintrausta. Samanaikaisesti kiinnikkeeseen asennettiin venymämittari, joka on suunniteltu rekisteröimään osan mahdollinen muodonmuutos. Kumpikin Osprey MV-22 -rotototorin moottori on kiinnitetty siipiin neljällä tällaisella kiinnikkeellä. Samaan aikaan 1. elokuuta 2016 pidetyn rototiltin ensimmäisen koelennon aikana siihen asennettiin vain yksi 3D -tulostimella painettu kiinnike. Aiemmin kerrottiin, että kolmiulotteisen tulostuksen menetelmällä painetut nokkikiinnikkeet asennettiin myös rototilttiin.
Rototilttiä varten painettujen osien kehittämisen suoritti Yhdysvaltain laivaston aviation Combat Operations Center, joka sijaitsee McGuire-Dix-Lakehurst Joint Base -alueella New Jerseyssä. Osprey MV-22: n lentotestit painetuilla osilla tehtiin Yhdysvaltain laivaston Patxent Riverin tukikohdassa, armeija tunnisti testit täysin onnistuneiksi. Amerikan armeija uskoo, että kolmiulotteisen tulostuksen laajan käyttöönoton ansiosta tekniikka pystyy tulevaisuudessa tuottamaan nopeasti ja suhteellisen halvalla muuntimien varaosia. Tässä tapauksessa tarvittavat tiedot voidaan tulostaa suoraan aluksiin. Lisäksi painettuja osia voidaan sitten muokata sisäisten kokoonpanojen ja järjestelmien suorituskyvyn parantamiseksi.
Titaanipainettu moottorikiinnike
Yhdysvaltain armeija oli kiinnostunut 3D -tulostustekniikoista muutama vuosi sitten, mutta viime aikoihin asti 3D -tulostimien toiminnot eivät olleet riittävän laajat, jotta niitä voitaisiin käyttää rutiininomaisesti melko monimutkaisten osien rakentamiseen. Rototiltin osat luotiin 3D -tulostimella. Osa valmistetaan vähitellen kerroksittain. Joka kolmas kerros titaanipölyä sidotaan laserilla, tämä prosessi toistetaan niin kauan kuin on tarpeen halutun muodon saavuttamiseksi. Valmistumisen jälkeen ylimääräinen osa katkaistaan osasta; tuloksena oleva elementti on täysin käyttövalmis. Koska testit saatiin onnistuneesti päätökseen, Yhdysvaltain armeija ei pysähdy siihen, vaan he aikovat rakentaa 6 tärkeämpää rototiltin rakenneosaa, joista puolet on myös titaania ja toinen terästä.
3D -tulostus Venäjällä ja maailmanlaajuisesti
Huolimatta siitä, että tulostintyyppinen tuotanto toteutettiin menestyksekkäästi Yhdysvalloissa ja Venäjällä useita vuosia sitten, elementtien luominen sotilastarvikkeita varten on viimeistely- ja testausvaiheessa. Ensinnäkin tämä johtuu erittäin korkeista vaatimuksista kaikille armeijan tuotteille, lähinnä luotettavuuden ja kestävyyden suhteen. Amerikkalaiset eivät kuitenkaan ole yksin edistyneet tällä alalla. Venäläiset suunnittelijat ovat jo toista vuotta valmistaneet osia kehitettyihin rynnäkkökivääreihin ja -pistooleihin 3D -tulostustekniikan avulla. Uusi tekniikka säästää arvokasta piirtoaikaa. Ja tällaisten osien ottaminen käyttöön voi tarjota nopean vaihdon kentälle, korjauspataljooniin, koska sinun ei tarvitse odottaa tehtaalta varaosia samoille säiliöille tai miehittämättömille ilma -aluksille.
Sukellusveneilijöille sotilaalliset 3D-tulostimet ovat yksinkertaisesti kullan arvoisia, koska itsenäisen pitkän matkan navigoinnin tapauksessa osien vaihtaminen sukellusveneisiin antaa sukellusveneelle lähes ehtymättömän resurssin. Samanlainen tilanne on havaittavissa pitkillä matkoilla olevilla aluksilla ja jäänmurtajilla. Useimmat näistä aluksista saavat droneja lähitulevaisuudessa, mikä vaatii lopulta korjausta tai täydellistä vaihtoa. Jos alukseen ilmestyy 3D -tulostin, joka mahdollistaa varaosien nopean tulostamisen, laite voidaan käyttää muutaman tunnin kuluttua. Operaatioiden ohimenevyyden ja sotilasoperaatioiden suuren liikkuvuuden olosuhteissa tiettyjen osien, kokoonpanojen ja mekanismien paikallinen kokoonpano paikan päällä mahdollistaa tukiyksiköiden korkean tehokkuuden ylläpitämisen.
Osprey MV-22
Kun Yhdysvaltain armeija käynnistää vaihtolavojensa, venäläiset Armata -säiliön valmistajat ovat käyttäneet teollista tulostinta Uralvagonzavodissa jo toista vuotta. Sen avulla valmistetaan panssaroitujen ajoneuvojen osia sekä siviilituotteita. Mutta toistaiseksi tällaisia osia käytetään vain prototyyppeihin, esimerkiksi niitä käytettiin Armata -säiliön ja sen testien luomisessa. Kalašnikovin konsertissa ja TsNIITOCHMASHissa suunnittelijat tekevät Venäjän armeijan tilauksesta 3D -tulostimilla erilaisia pienaseiden osia metalli- ja polymeerilastuista. Tula Instrument Design Bureau, joka on nimetty Shipunovin mukaan, kuuluisa CPB, joka tunnetaan runsaasta valikoimasta valmistettuja aseita: pistoolista erittäin tarkkoihin ohjuksiin, ei jää jäljelle. Esimerkiksi lupaava pistooli ja ADS-rynnäkkökivääri, joka on tarkoitettu korvaamaan AK74M- ja APS-erikoisjoukot, on koottu lujista muoviosista, jotka on painettu tulostimelle. Joidenkin sotilaallisten tuotteiden osalta CPB on jo pystynyt luomaan muotteja; tällä hetkellä tuotteiden sarjakokoonpanoa kehitetään.
Olosuhteissa, joissa maailmassa havaitaan uutta asevarustelua, uudenlaisten aseiden vapauttamisen ajoituksesta tulee tärkeä. Esimerkiksi panssaroiduissa ajoneuvoissa vain mallin luominen ja sen siirtäminen piirustuksista prototyyppiin kestää yleensä vuoden tai kaksi. Sukellusveneitä kehitettäessä tämä aika on jo 2 kertaa pidempi. "3D -tulostustekniikka lyhentää ajanjaksoa useita kertoja useisiin kuukausiin", toteaa laivaston asiantuntija Aleksei Kondratjev. - Suunnittelijat voivat säästää aikaa piirustuksiin suunnitellessaan 3D -mallia tietokoneella ja tehdä heti prototyypin halutusta osasta. Usein osia muokataan uudelleen ottaen huomioon tehdyt testit ja tarkistusprosessi. Tässä tapauksessa voit irrottaa kokoonpanon osan sijasta ja tarkistaa kaikki mekaaniset ominaisuudet, kuinka osat ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Viime kädessä prototyyppien ajoituksen ansiosta suunnittelijat voivat lyhentää kokonaisaikaa, jonka kuluessa ensimmäinen valmis näyte pääsee testausvaiheeseen. Nykyään uuden sukupolven ydinsukellusveneen luominen kestää noin 15-20 vuotta: luonnoksesta viimeiseen ruuviin kokoonpanon aikana. Kun teollista kolmiulotteista tulostusta kehitetään edelleen ja osien massatuotanto käynnistyy tällä tavalla, aikajaksoa voidaan lyhentää vähintään 1,5-2 kertaa."
Asiantuntijoiden mukaan nykyaikaiset tekniikat ovat nyt 1-2 vuoden päässä titaaniosien massatuotannosta 3D -tulostimilla. On turvallista sanoa, että vuoden 2020 loppuun mennessä sotilas-teollisuuskompleksin yritysten sotilasedustajat hyväksyvät laitteita, jotka kootaan 30-50% 3D-tulostustekniikoilla. Samaan aikaan suurin merkitys tiedemiehille on keraamisten osien luominen 3D-tulostimelle, jotka erottuvat suuresta lujuudesta, keveydestä ja lämpösuojausominaisuuksista. Tätä materiaalia käytetään erittäin laajalti avaruus- ja ilmailuteollisuudessa, mutta sitä voidaan käyttää jopa suuremmissa määrissä. Esimerkiksi keraamisen moottorin luominen 3D -tulostimelle avaa horisontin hypersonisten lentokoneiden luomiseen. Tällaisella moottorilla matkustajakone voisi lentää Vladivostokista Berliiniin parissa tunnissa.
On myös raportoitu, että amerikkalaiset tiedemiehet ovat keksineet hartsikaavan erityisesti 3D -tulostimilla tulostamiseen. Tämän kaavan arvo on siitä saatujen materiaalien suuresta lujuudesta. Esimerkiksi tällainen materiaali kestää kriittisiä lämpötiloja, jotka ylittävät 1 700 celsiusastetta, mikä on kymmenen kertaa korkeampi kuin monien nykyaikaisten materiaalien kestävyys. Stephanie Tompkins, tieteen johtaja kehittyneestä puolustustutkimuksesta, arvioi, että 3D -tulostimilla luotuilla uusilla materiaaleilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia ja ominaisuuksia, joita ei ole ennen nähty. Uuden tekniikan ansiosta Tompkins sanoo, että pystymme tuottamaan kestävän osan, joka on sekä kevyt että valtava. Tutkijat uskovat, että keraamisten osien valmistaminen 3D -tulostimella merkitsee tieteellistä läpimurtoa, myös siviilituotteiden valmistuksessa.
Ensimmäinen venäläinen 3D -satelliitti
Tällä hetkellä 3D -tulostustekniikka tuottaa jo onnistuneesti osia suoraan avaruusasemilla. Mutta kotimaiset asiantuntijat päättivät mennä pidemmälle, he päättivät heti luoda mikrosatelliitin 3D -tulostimella. Rocket and Space Corporation Energia on luonut satelliitin, jonka runko, kiinnike ja joukko muita osia on 3D -tulostettu. Samaan aikaan tärkeä selvennys on, että mikrosatelliitin loivat Energian insinöörit yhdessä Tomskin ammattikorkeakoulun (TPU) opiskelijoiden kanssa. Ensimmäinen tulostinsatelliitti sai täyden nimen "Tomsk-TPU-120" (numero 120 nimessä yliopiston 120-vuotisjuhlan kunniaksi, jota vietettiin toukokuussa 2016). Se lähetettiin onnistuneesti avaruuteen keväällä 2016 yhdessä Progress MS-02 -aluksen kanssa, satelliitti toimitettiin ISS: lle ja sitten laukaistiin avaruuteen. Tämä laite on maailman ensimmäinen ja ainoa 3D -satelliitti.
TPU -opiskelijoiden luoma satelliitti kuuluu nanosatelliittien luokkaan (CubSat). Sen mitat ovat 300x100x100 mm. Tämä satelliitti oli ensimmäinen avaruusalus maailmassa, jolla oli 3D -painettu runko. Tulevaisuudessa tästä tekniikasta voi tulla todellinen läpimurto pienten satelliittien luomisessa sekä tehdä niiden käytöstä helpompaa ja laajempaa. Avaruusaluksen suunnittelu kehitettiin TPU: n tieteellisessä ja koulutuskeskuksessa "Modern Production Technologies". Materiaalit, joista satelliitti tehtiin, ovat Tomskin ammattikorkeakoulun ja Venäjän tiedeakatemian Siperian haaratoimiston voimafysiikan ja materiaalitieteen instituutin tutkijoiden luomia. Satelliitin päätarkoituksena oli testata uusia avaruusmateriaalitieteen tekniikoita; se auttaa venäläisiä tutkijoita testaamaan useita Tomskin yliopiston ja sen kumppaneiden kehityksiä.
Yliopiston lehdistöpalvelun mukaan Tomsk-TPU-120-nanosatelliitin laukaisu oli tarkoitus suorittaa ISS: n avaruuskävelyn aikana. Satelliitti on melko kompakti, mutta samalla täysimittainen avaruusalus, joka on varustettu paristoilla, aurinkopaneeleilla, radiolaitteilla ja muilla laitteilla. Mutta sen tärkein piirre oli, että sen runko oli 3D -tulostettu.
Nanosatelliitin eri anturit tallentavat lämpötilan aluksella, paristoissa ja levyissä sekä elektronisten komponenttien parametrit. Kaikki nämä tiedot välitetään sitten maapallolle verkossa. Näiden tietojen perusteella venäläiset tutkijat voivat analysoida satelliittimateriaalien tilaa ja päättää, käyttävätkö ne niitä avaruusalusten kehittämisessä ja rakentamisessa tulevaisuudessa. On huomattava, että tärkeä osa pienten avaruusalusten kehitystä on myös alan uuden henkilöstön kouluttaminen. Nykyään Tomskin ammattikorkeakoulun opiskelijat ja opettajat kehittävät, valmistavat ja parantavat kaikenlaisten pienten avaruusalusten malleja ja saavat samalla korkealaatuista perustietoa mutta myös tarvittavat käytännön taidot. Tämä tekee tämän oppilaitoksen valmistuneista ainutlaatuisia asiantuntijoita tulevaisuudessa.
Venäläisten tiedemiesten ja teollisuuden edustajien tulevaisuudensuunnitelmiin kuuluu yliopistosatelliittien parven luominen.”Tänään puhumme tarpeesta motivoida oppilaitamme tutkimaan kaikkea, mikä tavalla tai toisella liittyy avaruuteen - se voi olla energiaa, materiaaleja ja uuden sukupolven moottoreiden luomista jne. Keskustelimme aiemmin, että kiinnostus avaruuteen maassa on hiipunut jonkin verran, mutta se voidaan elvyttää. Tätä varten on välttämätöntä aloittaa edes opiskelijan penkiltä, mutta koulupenkiltä. Olemme siis lähteneet CubeSatin - piensatelliittien - kehittämis- ja tuotantopolulle”, - Tomskin ammattikorkeakoulun lehdistö huomauttaa viitaten tämän korkeakoulun rehtoriin Peter Chubikiin.
