2016 m. Rugpjūčio pradžioje JAV karinis jūrų laivynas sėkmingai išbandė rotorių „Osprey MV-22“. Šis orlaivis nėra neįprastas. Automobilis su dviem rotoriais ilgą laiką buvo naudojamas Amerikos kariniame jūrų laivyne (jis buvo pradėtas eksploatuoti devintojo dešimtmečio antroje pusėje), tačiau pirmą kartą istorijoje kritinės dalys buvo sumontuotos rotoriuje (skrydžių sauga tiesiogiai priklauso nuo jų), kurie buvo 3D spausdintas spausdintuvas.
Bandymams JAV kariuomenė išspausdino laikiklį, skirtą varikliui pritvirtinti prie rotoriaus sparno iš titano, naudojant tiesioginį sluoksnio lazerinį sukepinimą. Tuo pačiu metu ant paties laikiklio buvo sumontuotas įtempimo matuoklis, skirtas užregistruoti galimą detalės deformaciją. Kiekvienas iš dviejų „Osprey MV-22“rotoriaus variklių yra pritvirtintas prie sparno, naudojant keturis tokius laikiklius. Tuo pačiu metu, pirmojo bandomojo rototoro skrydžio metu, kuris įvyko 2016 m. Rugpjūčio 1 d., Jame buvo sumontuotas tik vienas laikiklis, atspausdintas 3D spausdintuvu. Anksčiau buvo pranešta, kad ant rotoriaus buvo sumontuoti ir trimatės spausdinimo būdu atspausdinti lakštai.
Tiltrotoriui atspausdintų dalių kūrimą atliko JAV karinio jūrų laivyno aviacijos kovos operacijų centras, įsikūręs McGuire-Dix-Lakehurst jungtinėje bazėje Naujajame Džersyje. „Osprey MV-22“su atspausdintomis dalimis skrydžio bandymai buvo atlikti JAV karinio jūrų laivyno Patxent River bazėje, kariuomenė bandymus pripažino visiškai sėkmingais. Amerikos kariuomenė mano, kad plačiai pradėjus taikyti trimatį spausdinimą, technologijos ateityje galės greitai ir palyginti pigiai pagaminti atsargines dalis keitikliams. Tokiu atveju reikiamą informaciją galima atspausdinti tiesiai ant laivų. Be to, atspausdintos dalys gali būti pakeistos, siekiant pagerinti borto mazgų ir sistemų veikimą.
Titano atspausdintas variklio tvirtinimo laikiklis
JAV kariuomenė prieš keletą metų domėjosi 3D spausdinimo technologijomis, tačiau dar visai neseniai 3D spausdintuvų funkcijos nebuvo pakankamai plačios, kad jas būtų galima nuolat naudoti gana sudėtingoms dalims kurti. Rototoro dalys buvo sukurtos naudojant papildomą 3D spausdintuvą. Dalis gaminama palaipsniui sluoksniais. Kas trys titano dulkių sluoksniai yra suklijuojami lazeriu, šis procesas kartojamas tiek, kiek reikia norint gauti norimą formą. Baigus, perteklius nupjaunamas nuo dalies; gautas elementas yra visiškai paruoštas naudoti. Kadangi bandymai buvo sėkmingai baigti, Amerikos kariuomenė tuo nesustos, jie ketina pastatyti dar 6 svarbius konstrukcinius rotoriaus elementus, iš kurių pusė taip pat bus titano, o kita - plieno.
3D spausdinimas Rusijoje ir visame pasaulyje
Nepaisant to, kad spausdintuvo tipo produkcija buvo sėkmingai įdiegta JAV ir Rusijoje prieš keletą metų, karinės įrangos elementų kūrimas yra baigiamas ir išbandomas. Visų pirma, tai lemia labai aukšti reikalavimai visiems kariniams gaminiams, daugiausia patikimumo ir ilgaamžiškumo požiūriu. Tačiau amerikiečiai ne vieni daro pažangą šioje srityje. Antrus metus iš eilės rusų dizaineriai, naudodamiesi 3D spausdinimo technologija, gamina dalis sukurtiems šautuvams ir pistoletams. Naujos technologijos taupo brangų piešimo laiką. Išleidus tokias dalis į srautą, galima greitai pakeisti lauke, remonto batalionuose, nes nereikės laukti atsarginių dalių iš gamyklos tiems patiems tankams ar nepilotuojamiems orlaiviams.
Povandeniniams laivams kariniai 3D spausdintuvai bus tiesiog aukso vertės, nes autonominės tolimųjų navigacijų atveju pačių povandeninių laivų dalių pakeitimas suteiks povandeniniam laivui beveik neišsemiamą išteklių. Panaši situacija pastebima ir laivams, vykstantiems į ilgas keliones, ir ledlaužiams. Dauguma šių laivų artimiausiu metu gaus bepiločius orlaivius, kuriuos ilgainiui reikės pataisyti arba visiškai pakeisti. Jei laive pasirodo 3D spausdintuvas, kuris leis greitai atspausdinti atsargines dalis, tada per kelias valandas įrangą galima vėl naudoti. Operacijų laikinumo ir didelio karinių operacijų teatro judrumo sąlygomis vietinis tam tikrų dalių, mazgų ir mechanizmų surinkimas vietoje leis išlaikyti aukštą paramos vienetų efektyvumą.
„Osprey MV-22“
Kol JAV kariuomenė paleidžia savo kabrioletus, Rusijos „Armata“tanko gamintojai jau antrus metus naudoja pramoninį spausdintuvą Uralvagonzavode. Su jo pagalba gaminamos dalys šarvuočiams, taip pat civiliniai gaminiai. Tačiau kol kas tokios dalys naudojamos tik prototipams, pavyzdžiui, jos buvo naudojamos kuriant „Armata“baką ir jo bandymus. Koncerno „Kalašnikov“, taip pat „TsNIITOCHMASH“, Rusijos kariuomenės užsakymu, dizaineriai, naudodami 3D spausdintuvus, iš metalo ir polimero drožlių gamina įvairias šaulių ginklų dalis. Nuo jų neatsilieka ir „Tula“instrumentų projektavimo biuras, pavadintas Shipunovo vardu, garsusis CPB, kuris žinomas dėl gausaus pagamintų ginklų asortimento: nuo pistoletų iki didelio tikslumo raketų. Pavyzdžiui, perspektyvus pistoletas ir automatinis šautuvas ADS, skirtas pakeisti AK74M ir APS specialiąsias pajėgas, surenkamas iš didelio stiprumo plastikinių dalių, atspausdintų ant spausdintuvo. Kai kuriems kariniams gaminiams CPB jau sugebėjo sukurti formas, šiuo metu kuriamas serijinis gaminių surinkimas.
Esant tokioms sąlygoms, kai pasaulyje stebimos naujos ginklavimosi varžybos, svarbus tampa naujų rūšių ginklų išleidimo laikas. Pavyzdžiui, šarvuočiuose tik modelio sukūrimo ir perkėlimo iš brėžinių į prototipą procesas paprastai trunka metus ar dvejus. Kuriant povandeninius laivus, šis laikotarpis jau yra 2 kartus ilgesnis. „3D spausdinimo technologija sutrumpins laikotarpį kelis kartus iki kelių mėnesių“, - pažymi karinio jūrų laivyno ekspertas Aleksejus Kondratjevas. - Kurdami 3D modelį kompiuteryje, dizaineriai galės sutaupyti laiko piešiniams ir iškart pagaminti norimos dalies prototipą. Labai dažnai dalys yra perdirbamos, atsižvelgiant į atliktus bandymus ir peržiūros procesą. Tokiu atveju galite atleisti mazgą, o ne detalę, ir patikrinti visas mechanines charakteristikas, kaip dalys sąveikauja tarpusavyje. Galų gale, prototipų sudarymo laikas leis dizaineriams sutrumpinti bendrą pirmojo gatavo pavyzdžio patekimo į bandymo etapą laiką. Šiais laikais naujos kartos branduoliniam povandeniniam laivui sukurti reikia apie 15-20 metų: nuo eskizo iki paskutinio varžto surinkimo metu. Toliau plėtojant pramoninį trimatį spausdinimą ir tokiu būdu pradedant masinę dalių gamybą, laiko tarpą galima sutrumpinti bent 1,5–2 kartus “.
Ekspertų teigimu, dabar nuo vienerių iki dvejų metų nuo masinės titano dalių gamybos 3D spausdintuvuose trūksta šiuolaikinių technologijų. Galima drąsiai teigti, kad iki 2020 m. Pabaigos kariniai atstovai karinio pramonės komplekso įmonėse priims įrangą, kuri bus surinkta 30–50% naudojant 3D spausdinimo technologijas. Tuo pačiu metu didžiausia mokslininkų svarba yra keraminių dalių kūrimas 3D spausdintuve, kurios išsiskiria dideliu stiprumu, lengvumu ir šilumą apsaugančiomis savybėmis. Ši medžiaga yra labai plačiai naudojama kosmoso ir aviacijos pramonėje, tačiau ji gali būti naudojama dar didesniais kiekiais. Pavyzdžiui, sukūrus keraminį variklį 3D spausdintuve, atsiveria horizontas kurti hipergarsinius lėktuvus. Su tokiu varikliu keleivinis lėktuvas iš Vladivostoko į Berlyną galėtų nuskristi per porą valandų.
Taip pat pranešama, kad amerikiečių mokslininkai išrado dervos formulę, specialiai skirtą spausdinti 3D spausdintuvuose. Šios formulės vertė slypi dideliame iš jos gautų medžiagų stiprume. Pavyzdžiui, tokia medžiaga gali atlaikyti kritines temperatūras, kurios viršija 1700 laipsnių Celsijaus, o tai dešimt kartų viršija daugelio šiuolaikinių medžiagų atsparumą. Stephanie Tompkins, mokslo pažangiųjų gynybos tyrimų direktorė, skaičiuoja, kad naujos medžiagos, sukurtos naudojant 3D spausdintuvus, turės unikalių savybių ir savybių derinių, kokių dar nebuvo matę. Dėl naujų technologijų Tompkinsas sako, kad galėsime pagaminti patvarią ir lengvą, ir didžiulę dalį. Mokslininkai mano, kad keraminių dalių gamyba 3D spausdintuve reikš mokslinį proveržį, įskaitant ir civilinių gaminių gamybą.
Pirmasis Rusijos 3D palydovas
Šiuo metu 3D spausdinimo technologija jau sėkmingai gamina dalis tiesiai kosminėse stotyse. Tačiau šalies ekspertai nusprendė žengti dar toliau, jie iš karto nusprendė sukurti mikrosatelitą naudojant 3D spausdintuvą. „Rocket and Space Corporation“„Energia“sukūrė palydovą, kurio korpusas, laikiklis ir daugybė kitų dalių buvo atspausdintos 3D. Kartu svarbus patikslinimas yra tas, kad mikrosatelitą sukūrė „Energia“inžinieriai kartu su Tomsko politechnikos universiteto (TPU) studentais. Pirmasis spausdintuvo palydovas gavo pilną pavadinimą „Tomsk-TPU-120“(skaičius 120 pavadinime universiteto 120-mečio garbei, kuris buvo paminėtas 2016 m. Gegužės mėn.). Jis buvo sėkmingai paleistas į kosmosą 2016 metų pavasarį kartu su erdvėlaiviu „Progress MS-02“, palydovas buvo pristatytas į TKS, o vėliau paleistas į kosmosą. Šis įrenginys yra pirmasis pasaulyje ir vienintelis 3D palydovas.
TPU studentų sukurtas palydovas priklauso nanopalydovų (CubSat) klasei. Jo matmenys yra 300x100x100 mm. Šis palydovas buvo pirmasis erdvėlaivis pasaulyje, turintis 3D spausdintą korpusą. Ateityje ši technologija gali tapti tikru proveržiu kuriant mažus palydovus, taip pat padaryti juos prieinamesnius ir plačiau paplitusius. Erdvėlaivio dizainas buvo sukurtas TPU Mokslo ir edukacijos centre „Šiuolaikinės gamybos technologijos“. Medžiagas, iš kurių buvo sukurtas palydovas, sukūrė mokslininkai iš Tomsko politechnikos universiteto ir Rusijos mokslų akademijos Sibiro skyriaus Stiprumo fizikos ir medžiagų mokslo instituto. Pagrindinis palydovo tikslas buvo išbandyti naujas kosmoso medžiagų mokslo technologijas; jis padės Rusijos mokslininkams išbandyti keletą Tomsko universiteto ir jo partnerių pasiekimų.
Kaip pranešė universiteto spaudos tarnyba, buvo planuojama paleisti „Tomsk-TPU-120“nanopalydovą kosminio pasivaikščiojimo iš ISS metu. Palydovas yra gana kompaktiškas, tačiau tuo pat metu visavertis erdvėlaivis, aprūpintas baterijomis, saulės baterijomis, borto radijo įranga ir kitais prietaisais. Tačiau jo pagrindinis bruožas buvo tas, kad jo kūnas buvo atspausdintas 3D.
Įvairūs nanopalydovo jutikliai fiksuos temperatūrą laive, baterijose ir plokštėse bei elektroninių komponentų parametrus. Tada visa ši informacija bus perduota Žemei internetu. Remdamiesi šia informacija, Rusijos mokslininkai galės išanalizuoti palydovinių medžiagų būklę ir nuspręsti, ar ateityje jos naudos kuriant ir statant erdvėlaivius. Reikėtų pažymėti, kad svarbus mažų erdvėlaivių kūrimo aspektas yra ir naujų pramonės darbuotojų mokymas. Šiandien Tomsko politechnikos universiteto studentai ir dėstytojai savo rankomis kuria, gamina ir tobulina visų rūšių mažų erdvėlaivių konstrukcijas, įgydami ne tik aukštos kokybės pagrindinių žinių, bet ir būtinų praktinių įgūdžių. Būtent tai šios mokymo įstaigos absolventus ateityje daro unikaliais specialistais.
Rusijos mokslininkų ir pramonės atstovų ateities planuose - universitetų palydovų būrio sukūrimas. „Šiandien mes kalbame apie poreikį motyvuoti savo mokinius studijuoti viską, kas vienaip ar kitaip yra susiję su erdve - tai gali būti energija, medžiagos ir naujos kartos variklių kūrimas ir kt. Anksčiau aptarėme, kad susidomėjimas kosmosu šalyje kiek išblėso, tačiau jį galima atgaivinti. Norėdami tai padaryti, būtina pradėti net ne nuo mokinio suolelio, o nuo mokyklos. Taigi, mes pradėjome „CubeSat“- mažų palydovų - kūrimo ir gamybos kelią “, - pažymi Tomsko politechnikos instituto spaudos tarnyba su nuoroda į šios aukštosios mokyklos rektorių Peterį Chubiką.
