В началото на август 2016 г. ВМС на САЩ успешно изпробваха тилтротора Osprey MV-22. Самият този самолет не е необичаен. Двуроторното превозно средство е в експлоатация на американския флот от дълго време (пуснато е в експлоатация през втората половина на 80-те години на миналия век), но за първи път в историята критичните части са монтирани на тилтротор (безопасност на полета директно зависи от тях), които са 3D принтер.
За тестване американската армия отпечатва скоба за закрепване на двигателя към крилото на тилтротора от титан, използвайки директно лазерно синтероване послойно. В същото време на самата скоба е монтиран тензодатчик, предназначен да регистрира възможна деформация на детайла. Всеки от двата двигателя на тилтротора Osprey MV-22 е прикрепен към крилото с помощта на четири такива скоби. В същото време, по време на първия пробен полет на тилтротора, който се проведе на 1 август 2016 г., върху него беше инсталирана само една скоба, отпечатана на 3D принтер. По-рано беше съобщено, че стойките на гондолата, отпечатани по метода на триизмерния печат, също са инсталирани на наклонника.
Разработването на частите, отпечатани за тилтротора, се извършва от Центъра за борба с авиацията на ВМС на САЩ, разположен в Съвместната база Макгуайър-Дикс-Лейкхърст в Ню Джърси. Летните изпитания на Osprey MV-22 с отпечатани части бяха проведени в базата на американския флот Patxent River, изпитанията бяха признати от военните като напълно успешни. Американските военни смятат, че благодарение на широкото въвеждане на триизмерен печат, технологиите в бъдеще ще могат бързо и сравнително евтино да произвеждат резервни части за преобразуватели. В този случай необходимите данни могат да бъдат отпечатани директно на корабите. В допълнение, отпечатаните части след това могат да бъдат модифицирани с цел подобряване на работата на бордовите възли и системи.
Конзола за монтиране на титанов печат на двигателя
Американската армия се интересуваше от технологиите за 3D печат преди няколко години, но доскоро функционалността на 3D принтерите не беше достатъчно широка, за да се използва рутинно за изграждане на доста сложни части. Частите за тилтротора са създадени с помощта на допълнителен 3D принтер. Частта се прави постепенно на слоеве. На всеки три слоя титанов прах са свързани с лазер, този процес се повтаря толкова дълго, колкото е необходимо, за да се получи желаната форма. След завършване излишъкът се отрязва от частта; полученият елемент е напълно готов за употреба. Тъй като тестовете приключиха успешно, американските военни няма да спрат дотук, те ще построят още 6 важни конструктивни елемента на тилтротора, половината от които също ще бъдат от титан, а другата - от стомана.
3D печат в Русия и по света
Въпреки факта, че принтерният тип производство беше успешно внедрен в САЩ и Русия преди няколко години, създаването на елементи за военна техника е в процес на финализиране и тестване. На първо място, това се дължи на много високите изисквания към всички военни продукти, главно по отношение на надеждността и издръжливостта. Американците обаче не са сами в постигането на напредък в тази област. За втора поредна година руските дизайнери произвеждат части за разработените щурмови пушки и пистолети, използвайки технологията за 3D печат. Новите технологии спестяват ценно време за рисуване. Поставянето на такива части на потока може да осигури бърза подмяна на полето, в ремонтни батальони, тъй като няма да е необходимо да се чакат резервни части от завода за същите танкове или безпилотни летателни апарати.
За подводниците военните 3D принтери просто ще си струват златото, тъй като в случай на автономна навигация на дълги разстояния подмяната на части от самите подводници ще даде на подводницата почти неизчерпаем ресурс. Подобна ситуация се наблюдава при кораби, които пътуват на дълги плавания, и ледоразбивачи. Повечето от тези кораби ще получат дронове в най -близко бъдеще, което в крайна сметка ще изисква ремонт или пълна подмяна. Ако на кораба се появи 3D принтер, който ще даде възможност за бързо отпечатване на резервни части, след няколко часа оборудването може да се използва отново. В условията на преходност на операциите и високата мобилност на театъра на военните действия, локалното сглобяване на определени части, възли и механизми на място ще позволи да се поддържа високо ниво на ефективност на подразделенията за поддръжка.
Osprey MV-22
Докато американските военни пускат своите конвертоплани, руските производители на резервоара "Армата" вече използват индустриален принтер в "Уралвагонзавод" за втора година. С негова помощ се произвеждат части за бронирани превозни средства, както и граждански продукти. Но досега такива части се използват само за прототипи, например те са били използвани при създаването на резервоара "Армата" и неговите тестове. В концерна "Калашников", както и в ЦНИИТОЧМАШ, по поръчка на руските военни, дизайнерите правят различни части от стрелково оръжие от метални и полимерни чипове, използвайки 3D принтери. Бюрото за проектиране на инструменти в Тула на името на Шипунов, прочутата CPB, която е известна с богат асортимент от произведени оръжия: от пистолети до високоточни ракети, не изостава от тях. Например обещаващ пистолет и щурмова пушка ADS, която е предназначена да замени специалните части на AK74M и APS, се сглобява от високоякостни пластмасови части, които се отпечатват на принтер. За някои военни продукти CPB вече е успял да създаде форми; в момента се разработва серийното сглобяване на продукти.
В условията, когато в света се наблюдава нова надпревара във въоръжаването, моментът на пускане на нови видове оръжия става важен. Например в бронираните превозни средства само процесът на създаване на модел и прехвърлянето му от чертежи към прототип обикновено отнема година или две. При разработването на подводници този период вече е 2 пъти по -дълъг. „Технологията за 3D печат ще намали периода от няколко пъти до няколко месеца“, отбелязва Алексей Кондратьев, експерт в областта на флота. - Дизайнерите ще могат да спестят време за чертежи при проектирането на 3D модел на компютър и веднага да направят прототип на желаната част. Много често частите се преработват, като се вземат предвид проведените тестове и в процес на ревизия. В този случай можете да освободите монтажа вместо частта и да проверите всички механични характеристики, как частите взаимодействат помежду си. В крайна сметка времето на прототипиране ще позволи на дизайнерите да намалят общото време за първата завършена проба да влезе в етапа на тестване. В днешно време са необходими около 15-20 години, за да се създаде ядрена подводница от ново поколение: от скица до последния винт по време на сглобяването. С по-нататъшното развитие на индустриалния триизмерен печат и стартирането на масово производство на части по този начин сроковете могат да бъдат намалени поне 1,5-2 пъти."
Според експерти съвременните технологии вече са на една до две години от масовото производство на титанови части на 3D принтери. Със сигурност може да се каже, че до края на 2020 г. военните представители в предприятията на военно-промишления комплекс ще приемат оборудване, което ще бъде сглобено с 30-50%, използвайки технологии за 3D печат. В същото време най-голямо значение за учените е създаването на керамични части на 3D принтер, които се отличават с висока якост, лекота и топлозащитни свойства. Този материал е много широко използван в космическата и авиационната индустрия, но може да се използва в още по -големи обеми. Например, създаването на керамичен двигател на 3D принтер отваря хоризонта за създаването на хиперзвукови самолети. С такъв двигател пътнически самолет може да лети от Владивосток до Берлин за няколко часа.
Съобщава се също, че американски учени са измислили формула за смола специално за печат в 3D принтери. Стойността на тази формула се крие във високата якост на материалите, получени от нея. Например, такъв материал може да издържи на критични температури, които надвишават 1700 градуса по Целзий, което е десет пъти по -високо от устойчивостта на много съвременни материали. Стефани Томпкинс, директор на науката за напреднали изследвания в областта на отбраната, изчислява, че новите материали, създадени с 3D принтери, ще имат уникални комбинации от характеристики и свойства, невиждани досега. Благодарение на новата технология, Томпкинс казва, че ще можем да произвеждаме трайна част, която е лека и огромна. Учените смятат, че производството на керамични части на 3D принтер ще означава научен пробив, включително в производството на граждански продукти.
Първият руски 3D сателит
В момента технологията за 3D печат вече успешно произвежда части директно на борда на космически станции. Но местните експерти решиха да отидат още по -далеч, веднага решиха да създадат микросателит с помощта на 3D принтер. Ракетно -космическата корпорация „Енергия“е създала сателит, корпусът, скобата и редица други части от които са 3D отпечатани. В същото време важно уточнение е, че микросателитът е създаден от инженери на Energia заедно със студенти от Томския политехнически университет (TPU). Първият сателитен принтер получи пълното име „Tomsk-TPU-120“(числото 120 в името в чест на 120-годишнината на университета, който се отбелязва през май 2016 г.). Той беше успешно изстрелян в космоса през пролетта на 2016 г. заедно с космическия кораб Progress MS-02, спътникът беше доставен на МКС и след това изведен в космоса. Това устройство е първият и единствен в света 3D сателит.
Сателитът, създаден от студенти от TPU, принадлежи към класа наносателити (CubSat). Той има следните размери 300x100x100 mm. Този спътник е първият космически кораб в света, който има 3D отпечатано тяло. В бъдеще тази технология може да се превърне в истински пробив в създаването на малки спътници, както и да направи използването им по -достъпно и широко разпространено. Дизайнът на космическия кораб е разработен в Научно -образователния център на TPU „Съвременни производствени технологии“. Материалите, от които е направен спътникът, са създадени от учени от Томския политехнически университет и Института по физика на силата и материалознанието на Сибирския клон на Руската академия на науките. Основната цел на спътника е да тества нови технологии на космическите материали; той ще помогне на руските учени да тестват няколко разработки на Томския университет и неговите партньори.
Според пресслужбата на университета изстрелването на наносателита „Томск-TPU-120“е било планирано да се извърши по време на излизането в космоса от МКС. Сателитът е доста компактен, но в същото време пълноправен космически кораб, оборудван с батерии, слънчеви панели, бордово радиооборудване и други устройства. Но основната му характеристика беше, че тялото му беше 3D отпечатано.
Различни сензори на наносателита ще записват температурата на борда, на батериите и платките и параметрите на електронните компоненти. Цялата тази информация след това ще бъде предадена на Земята онлайн. Въз основа на тази информация руските учени ще могат да анализират състоянието на сателитните материали и да решат дали ще ги използват в разработването и конструирането на космически кораби в бъдеще. Трябва да се отбележи, че важен аспект от развитието на малките космически кораби е и обучението на нови кадри за индустрията. Днес студенти и преподаватели от Томския политехнически университет със собствените си ръце разработват, произвеждат и подобряват дизайна на всички видове малки космически кораби, като същевременно придобиват не само висококачествени фундаментални знания, но и необходимите практически умения. Това прави възпитаниците на тази образователна институция уникални специалисти в бъдеще.
Бъдещите планове на руски учени и представители на индустрията включват създаването на рояк университетски спътници. „Днес говорим за необходимостта да мотивираме нашите ученици да изучават всичко, което по един или друг начин е свързано с космоса - това може да бъде енергия, материали и създаването на двигатели от ново поколение и т.н. По -рано обсъждахме, че интересът към космоса в страната донякъде е избледнял, но може да се съживи. За да направите това, е необходимо да започнете дори не от ученическа пейка, а от училищна. Така ние поехме по пътя на развитието и производството на CubeSat - малки сателити”, - отбелязва пресслужбата на Томския политехнически институт позовавайки се на ректора на това висше учебно заведение Петър Чубик.
