Femten anvendelser av additiv produksjon innen nasjonalt forsvar

Jul 05, 2022

Additiv produksjonsteknologi har alltid vært mye brukt på mange felt, inkludert marine, romfart og bilindustri, med sine kraftige funksjoner. Selvfølgelig blir det også i økende grad tatt i bruk av forsvarsavdelinger rundt om i verden. Faktisk er det forventet at innen 2027 vil verdien av den militære 3D-utskriftsindustrien nå 1,7 milliarder amerikanske dollar.

Tatt i betraktning etterspørselen etter raskere hastighet, lettere vekt og lavere kostnader for militære produkter, er det utvilsomt det mest hensiktsmessige å velge additiv produksjonsteknologi for å oppnå disse funksjonene. Noen tilfeller av bruk av 3D-utskriftsteknologi innen nasjonalt forsvar i forskjellige land rundt om i verden er oppført. Fra disse faktiske sakene kan vi videre se betydningen av denne teknologien i nasjonalt forsvar.

9-meter lang 3D-skriver i metall

Det amerikanske militæret er overbevist om fordelene med additiv produksjon, og i 2021 har de annonsert at de vil bygge verdens største 3D-skriver av metall. US DEVCOM Army Ground Vehicle System Center produserer denne gigantiske skriveren ved hjelp av ASTRO America, Ingersoll Machine Tool, Siemens og MELD Manufacturing Joint Manufacturing and Technology Center i Rock Island Arsenal. Denne skriveren vil bli en del av det sømløse kroppsprosjektet, og den ultimate oppgaven er å skrive ut en integrert kropp for vognen. Det er rapportert at prosjektet forventes å ta omtrent 14 måneder, og den endelige skriveren vil kunne skrive ut metalldeler som er 30 fot lange, 20 fot brede og 12 fot høye (omtrent 9 meter×6 meter×3,6 meter). Selv om vi ikke har noen nyheter i denne forbindelse i det siste, vil prosjektet sannsynligvis bli fullført i nær fremtid.

3D-utskriftsbane

En annen applikasjon innen militære og nasjonale forsvarsfelt kommer fra ITAMCO (Indiana Technology and Manufacturing Company), som bruker additiv produksjon for å utvikle en rullebane for en militær ekspedisjonsflyplass. Disse rullebanemattene er en viktig del av Expeditionary Airport (EAF). Deres funksjon er å implementeres på svakere grunn for å tillate militære fly å lande og ta av. Før det ble en bærbar rullebane laget av aluminiumsplate brukt, men da den ble foreldet, måtte hæren finne en innovativ løsning. M290 3D-skriveren til det tyske selskapet EOS brukes til å lage lettere og mer holdbare modeller for militærutstyret til det amerikanske luftvåpenet.

ExOne og dens militære pod

For å akselerere utviklingen av en kraftig og robust 3D-utskriftsfabrikk, deltok ExOne i implementeringen av denne oppgaven etter å ha jobbet med flere partnere. Nærmere bestemt involverer det en kontrakt på 1,6 millioner Defence Logistics Agency (DLA). I denne prosessen brukes ExOnes Binderjet-teknologi til militære formål på grunn av dens raske hastighet, fleksible materialer og brukervennlighet, som godt kan møte militærets nøkkelbehov. Denne 3D-skriveren designet for militæret sies å kunne spraye lim og mer enn 20 typer metaller, keramikk og andre pulveriserte materialer. I tillegg sies det at det unike huset og andre funksjoner gjør det svært godt egnet for produkter av militær kvalitet.

3D-utskriftsverktøy for den amerikanske marinen

Den amerikanske marinen bruker også additiv produksjon, og Marine Corps har oppdaget muligheten til 3D-utskrift for å utvikle nye vedlikeholdsverktøy for kjøretøy. Marine Corps Systems Command samarbeider med forsyningsbataljoner og industripartnere for å produsere additiv produksjonsarmaturer for å fjerne ratt fra metall gjennom 3D-utskriftsteknologi. Dette er et problem som ofte må løses ved vedlikehold av marinekjøretøyer. Additiv produksjon kan bidra til å redusere vedlikeholds- og klargjøringstiden for verktøy, og kan redusere den faktiske ventetiden for slike deler til ca. 25 dager.

Samarbeid mellom den amerikanske hæren og University of South Florida for å utvikle lett magnesiumlegering

Når det gjelder årsakene til 3D-utskriftsteknologi, samarbeider den amerikanske hæren i tillegg til regelmessig samarbeid med relaterte selskaper også med noen universiteter. Nylig 3D-printet forskere ved University of Central Florida en magnesiumlegering kalt WE43. Det er rapportert at utviklingen av dette materialet av forskere ikke er en tilfeldighet, men ut fra militærets behov. Amerikanske soldater må ofte tvinges til å bære ekstremt tunge vesker og utstyr, så det er veldig nødvendig å redusere vekten. Men ved hjelp av WE43 og pulverlaserfusjonsteknologi kan den amerikanske hæren og University of Central Florida ha funnet en løsning.

3D-printing av propellen til skipet

De siste årene har det berømte franske selskapet Naval Group brukt 3D-utskriftsteknologi for å møte ulike behov. I januar 2021, takket være WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) additiv produksjonsprosess, har NavalGroup 3D-printet propellen. Propellen består av fem 200 kg blader og installeres deretter på Andromeda, et minedeteksjonsskip. Teamet bak prosjektet forklarte at ved å bruke 3D-utskriftsteknologi reduserte de byggetiden betraktelig og minimerte mengden materiale som ble brukt.

Det spanske flyvåpenet oppgraderte prosessen gjennom 3D-utskrift

Additiv produksjon kan hjelpe deler med å oppnå høy hardhet, høy styrke og andre utmerkede egenskaper. Gjennom intern fiberarmering har forskere utviklet ulike verktøy og terminaldeler som tåler de tøffe ytelsesforholdene som kreves når komponentene utsettes for svært store krefter uten feil. I Madrid sa sjefen for det spanske flyvåpenets helikopterverksted at de nå prøver å produsere hver del gjennom additiv produksjon og unngå tradisjonell produksjon. Disse komponentene inkluderer måleverktøy for lekkasjekontroll for helikopterlandingsutstyr eller tilpassede nøkler for helikopterhovedrotorer.

General Lattice og dens hjelmer designet for den amerikanske hæren

GeneralLattice, et 3D-designprogramvareselskap, og den amerikanske hæren signerte en kontrakt for å forbedre støtdempingskapasiteten til hærens kamphjelmer gjennom 3D-utskrift og avansert rutenettgeometri. For dette prosjektet utviklet selskapet et sett med prediktive modelleringsverktøy for å designe og generere hjelmmaterialer. For å forbedre beskyttelsen av soldater på slagmarken og muligheten for overlevelse etter hodestøt, vil 3D-trykte materialer bli testet i et virkelig miljø for å verifisere ytelseskravene til utviklingskommandosoldatsenteret.

Reservedeler i kamppansrede kjøretøy

Den australske hæren brukte kaldspraying 3D-utskriftsløsningen utviklet av SPEE3D for å designe mer enn et dusin reservedeler til en av sine pansrede kjøretøy. Disse komponentene har bestått mange feltbrukstester og sertifiseringer, og har forbedret smidigheten til den australske hæren. For eksempel inkluderer de trykte komponentene et hjuldeksel som tok bare 29 minutter å lage, og den totale kostnaden er 100 australske dollar. Maskinen som brukes i dette tilfellet er WarpSPEE3D, som har et utskriftsvolum på 1000 x 700 mm og en hastighet på 1 kg per minutt. Gjennom innføring av additiv produksjonsteknologi kan hæren redusere nedetiden til pansrede kjøretøy og dermed bedre svare på nødsituasjoner.

US Navy og Additive Manufacturing

Gjennom årene har den amerikanske marinen jobbet med flere additive produksjonsprosjekter. Målet er å forbedre smidigheten og effektiviteten til teamet som utfører oppgaver i havet, spesielt innen produksjon av reservedeler. Dette er grunnen til at Naval Postgraduate School (NPS) investerte i Xerox ElemX metallmaskiner. De brukte dette utstyret til å designe reservedeler og verktøy for ubåter og skip, noe som gjorde at Xerox kunne ha en kortere forsyningskjede og produsere tilpassede komponenter. NPS er ikke det eneste selskapet som lanserer 3D-printingsprosjekter på det maritime området. Faktisk har MatterHackers signert en 5-årskontrakt med den amerikanske marinen for å tilby alt 3D-utstyret den trenger, samt opplæringskurs og vedlikehold.

Fremtidige energiprosjekter

Future Energy-prosjektet fra Storbritannia jobber innen forskning, eksplosiv testing, ny energiproduksjon, eksplosjonsmodellering, kjemisk syntese, termisk karakterisering og faretester. Målet med prosjektet er å lage nye energiholdige materialer og diagnostiske metoder for å verifisere nye materialer. Additiv produksjon vil bli brukt til å utvikle nye eksplosive formuleringer, som gir potensielle brukere mange fordeler, inkludert reduserte lagrings- og transportkostnader og forbedret ytelse. Kostnaden kan tilpasses nøyaktig etter behov og produseres i en ny og kompleks design, som tidligere var utenkelig. Produksjonsprosessen bruker en LabRam resonans akustisk mikser, som bruker lydenergi i stedet for fysiske blader for å blande materialer, noe som gjør prosessen sikrere.

Astro America utvikler 3D-printet vognkropp

The Applied Science and Technology Research Organization, også kjent som ASTRO America, er valgt ut av den amerikanske hæren for det sømløse skrogprosjektet. Programmet er støttet av Manufacturing Innovation Institute, som drar nytte av det amerikanske forsvarsdepartementet, og er en del av et forsøk på å utvikle og levere verktøy for kampvognskrog ved hjelp av 3D-utskrift. De håper å redusere produksjonstiden og redusere produksjonskostnadene, samtidig som de reduserer vekten på kjøretøyet og forbedrer ytelsen og overlevelsesevnen.

3D-printing brakker

ICON, et 3D-byggefirma, er kjent for sine prosjekter som involverer militæret. For dette formål samarbeidet det Austin-baserte selskapet med Texas Department of Military Affairs, Logan Architecture og Fort Structures for å lage den største 3D-printede strukturen i Nord-Amerika: treningsleiren ved Swift Camp Training Center i Bastrop, Texas. Ved å bruke ICONs Vulcan-byggesystem, en robotskriver drevet av en nettbrett som kan bruke sementbaserte materialer, bygde selskapet og militæret den første 3D-printede militærleiren for soldater å bo i. Den siste bygningen inkluderer en 3,{ {7}}kvadratfots bygning som kan romme opptil 72 soldater eller piloter og forberede seg til deres neste oppdrag.

3D-utskrift ubåtskrog

Gjennom årene har forsvarsavdelingen funnet måter å bruke 3D-utskrift på mange felt – på bakken, i luften og til sjøs. Faktisk utforsker dette siste prosjektet til det amerikanske militæret et relativt ukjent område for 3D-utskrift: havbunnen. I 2017 samarbeidet Oak Ridge National Laboratory (ORNL) med US Navy's Disruptive Technology Laboratory for dette nye forsøket, og bidro til å lage det første 3D-printede ubåtskroget i militærhistorien. Ved å bruke ORNLs FDM large-area additive manufacturing (BAAM)-teknologi, produserte teamet et 30-fotkonseptskrog med 6 komposittdeler av karbonfiber. Sammenlignet med tradisjonelle produksjonsmetoder er produksjonshastigheten raskere og kostnadene lavere. Selv om den fortsatt testes ut, er det tegn på at flere 3D-printede ubåter vil dykke ned i havet snart i fremtiden.

University of Maine utvikler et logistikkstøtteskip for US Marine Corps

I mars i år skrev University of Maine (UMaine) 3D ut to nye storskala skip ved sitt Advanced Structure and Composite Materials Center i Orono, hvorav det ene sies å være det største skipet for additiv produksjon som noen gang er bygget. Det er forstått at de to prototypeskipene ble utviklet for United States Marine Corps, designet som logistikkstøtteskip, og vil bli testet for feltbruk av de væpnede styrkene. Den største kan bære to 20-fots fraktcontainere, mens den andre kan frakte mat, vann og andre forsyninger til hele riflelaget i en periode på tre dager. Begge nye skipene er 3D-printet med en multimaterialblanding av polymerbaserte fiberforsterkede komposittmaterialer. Ifølge UMaine var det i stand til å produsere og sette sammen et av skipene på bare én måned. Hvis tradisjonelle produksjonsmetoder brukes, vil denne prosessen ta opptil ett år.