Az utóbbi időben a világ legkiválóbb hadseregei százmilliókat fordítottak a 3D nyomtatás kutatására és fejlesztésére, és könnyen belátható, hogy miért is tettek így. Sehol sem kritikusabb az ellátási lánc feletti ellenőrzés, mint a hadseregben. Az a képesség, hogy a gyártást az élvonalba hozzuk, jelentősen csökkenti a cserealkatrészek tengerentúli megmunkálási központjaiból történő szállításának költségeit és idejét.
A fegyveres erők – az Egyesült Államoktól Ausztráliáig – évtizedek óta felismerték az additív gyártásban rejlő lehetőségeket, és már alkalmazták a 3D nyomtatókat a területen. A 3D nyomtatott alkatrészek a kritikus repülőgép-hajtóművekben, tankokon és tengeralattjárókon, valamint magukon a katonákon találhatók. A 3D nyomtatással nyomtatott Humvee ajtókilincsektől és puskamarkolatoktól a vadászrepülőgép-motor-alkatrészekig és az egyedi protézisekig a 3D nyomtatást a hadseregben széles körben használják.
Az amerikai hadsereg mindent megtesz az additív gyártás terén
A Pentagon 2021-es additív gyártási stratégiája megkövetelte, hogy a 3D nyomtatást integrálják a védelmi ipari bázisba, és minden ágazaton belül népszerűsítsék. Napjainkban a 3D nyomtatókat világszerte használják az egész katonai-ipari komplexumban, és folyamatosan változtatják a berendezések javításának és karbantartásának módját és helyét a szárazföldön, a tengeren és a levegőben. Ennek eredményeként az additív gyártás szerepe a honvédelmi képességekben egyre kritikusabbá válik, így az AM előkelő helyet biztosít a fenntartási és készenléti asztalnál.
Hogyan használják a katonák a 3D nyomtatást
Az expedíciós adalékanyag-gyártás nyilvánvaló javítási és karbantartási előnyein túl számtalan más felhasználási terület is létezik, beleértve a 3D nyomtatott betonbunkereket, lőszereket, alakos tölteteket, drónjavítást és orvosi alkalmazásokat, hogy csak néhányat említsünk.
A Market Reports új kutatása szerint a katonai 3D nyomtatási megoldások összes típusa iránti kereslet várhatóan több mint 20%-kal fog növekedni a következő öt évben.
A legjobb AM-pillérek katonai és védelmi célokra
- Expedíciós pont, ahol javításra van szükség
- Digitális leltár
- Szerszámozás és rögzítés
- Kutatás és Fejlesztés
- Depó karbantartás és javítás
Ezeken a széles kategóriákon belül ezek a figyelemre méltó AM kezdeményezések már folyamatban vannak.
- Légierő – A légialkalmas alkatrészek tanúsítása/minősítése a repülés szempontjából kritikus alkalmazásokhoz
- Szárazföldi erők – Javításra szoruló expedíciós pont a hadiharcosok számára a színházban
- Haditengerészet – SUBSAFE alkatrészek, 3D nyomtatók tanúsítása/minősítése a hajókon
- Space Forces – Speciális anyagok hiperszonikához, orbitális 3D nyomtatókhoz
Expedíciós pont, ahol javításra van szükség
Az Egyesült Államok hadserege több száz brit és ausztrál katona részvételével egy teljes szolgálatot átfogó rendezvénynek adott otthont, hogy szövetséges partnereivel interoperabilitást gyakoroljon. A PC22 egyik elsődleges célja a fenntarthatósági képességek gyakorlása volt egy vitatott környezetben, miközben együttműködik.
Az esemény során a páncélozott járművekből eltávolították a meghibásodott vagy törött alkatrészeket, CAD szoftverrel megmérték és modellezték, valamint 3D nyomtatást végeztek – a helyszínen. A kívánt méretpontosság és szilárdság eléréséhez a fém alkatrészeknél esetenként hőkezelésre és megmunkálásra volt szükség. A brit hadsereg készen állt a feladatra egy teljesen működőképes mobil gépműhellyel, amely egy 20 méteres fém csatlakozókonténerben volt elhelyezve. Még lenyűgözőbb, hogy sétatávolságra volt a szükség helyétől. Ez az esemény igazolta a 3D nyomtatás rövid távú képességét arra, hogy a világ minden tájáról érkező globális katonai egységeknek példátlan agilitását kínáljon az ellátási láncnak, lehetővé téve számukra, hogy a harcban maradjanak, ha szükség van rá.
A 3D nyomtatás egyik legutóbbi példája az amerikai hadseregben egy látszólag ártalmatlan járműfedél volt . Ezt az alapvető elemet a gyenge fényviszonyok mellett végrehajtott küldetésekhez harci járművekre szerelik fel, így a vezetők tisztán láthatnak éjszaka. Az eredeti gyártó leállította az alkatrészt, ami azt jelenti, hogy a cserék több mint 10 000 dollárba kerülnének, és a gyártás hónapokig tart.
A Markforged fém 3D nyomtatójával a hadsereg képes volt olyan sraffozási dugókat gyártani, amelyek nemcsak lényegesen olcsóbbak voltak, hanem karcsúbbak és hatékonyabbak is. A hadsereg mérnökei leegyszerűsítették a nyílászáró kialakítását tízről négy részre. Az additív gyártás több mint 244 000 dollárt spórolt meg a hadseregnek a kis mennyiségű gyártás költségeitől, valamint egyszerűsítette a létfontosságú berendezések tervezését.
A világelsőnek nevezett francia gyártók, a Naval Group kifejlesztették a legnagyobb 3D nyomtatott fém hajócsavart, amelyet egy katonai szolgálati hajóra szereltek fel.
A közel három évnyi kutatás-fejlesztés után 2021-ben piacra dobott, huzalív adalékos gyártási (WAAM) technológiával nyomtatott légcsavar 2,5 méter fesztávolságú, öt 200 kg-os lapáttal. A 3D nyomtatott légcsavarok nagyobb hatékonyságot biztosítanak a hajóknak a tengeren, beleértve a megnövekedett tolóerőt, a lopakodást és a könnyű súlyozást, mondja a Naval Group.
„A 3D nyomtatott légcsavar összeszerelése nagy ígéretet mutat a jövőre nézve” – mondja Eric Balufin, a haditengerészeti csoport igazgatója. „Ez az új technológia lehetővé teszi számunkra, hogy jelentősen csökkentsük a technikai korlátokat, és ezáltal új gyártási megoldásokat teszünk lehetővé olyan összetett geometriai formák számára, amelyeket hagyományos eljárásokkal nem lehet előállítani. Ez azt is lehetővé teszi számunkra, hogy nagymértékben csökkentsük a gyártási időt, és ennek következtében az üzem közbeni támogatást.”
Az Egyesült Államok haditengerészete a közelmúltban két különböző típusú fém 3D nyomtatót telepített a haditengerészet hajóira, alumínium rendszerrel a nyugati parton és rozsdamentes acél rendszerrel a keleti parton, hogy tesztelje a cserealkatrészek tengeri gyártásának megvalósíthatóságát. Egy Xerox ElemX folyékony fém 3D nyomtatót szállítottak konténerben a USS Essex fedélzetén 2022 júliusában, ez lett az első fémadalékokat gyártó gép, amelyet amerikai haditengerészeti hajóra szereltek fel. Röviddel ezután egy Phillips / Meltio hibrid adalékanyag-gyártó rendszer érkezett a USS Bataan fedélzetére, és a tervek szerint a hajó állandó tartozéka lesz.
Az ausztrál haditengerészet tengeralattjáró környezetben tanulmányozza a 3D nyomtatást. Ha olyan 3D nyomtatóval rendelkezik, amely elfér egy tengeralattjáró szűk terében, és elvégzi a szükséges javításokat a tengeren, akkor a tengeralattjárók hosszabb ideig használhatók.
Tesztelés, tanúsítás és készenlét
Egy évtizeddel ezelőtt még nem volt képesítés, eljárás vagy specifikáció, amelyet az Egyesült Államok hadserege hagyott volna jóvá a 3D nyomtatási folyamatok alkalmazására eszközei összetevőinek tervezésére. Ez most minden megváltozott. A több éves kutatás, az adalékanyag-gyártás minősítésébe való jelentős befektetés és az átfogó, roncsolásmentes tesztelés megalapozta az alkatrészek gyártását és beszerelését.
Mielőtt például egy 3D nyomtatott alkatrészt felszerelnek egy repülőgépre, szigorú minősítési és tanúsítási folyamaton kell átmennie. Bár számos fontos adatpontot mérnek, az anyagtulajdonságok továbbra is a lista élén állnak, és nagy alapossággal értékelik őket. Ahogy az Egyesült Államok légiereje folytatja légialkalmassági folyamatának finomítását, további 3D nyomtatott alkatrészekre számíthatunk, amelyek gyorsan és magasan repülnek a tiszta kék égen.
Egy akadály azonban az, hogy minden ágnak megvannak a saját módszerei és tanúsításai. Az adatok megosztása és a készenlét növelése érdekében, miközben pénzt takarítanak meg, a Védelmi Logisztikai Ügynökség 2023 februárjában bejelentette, hogy közös technológia, szabványok és folyamatok kidolgozásán dolgozik az additív gyártáshoz a katonai szolgálatokban. A DLA az additív módon gyártott alkatrészek távoli ellenőrzésén is dolgozik. A hagyományos ellenőrzések több mint 100 lépést is igénybe vehetnek, de a távoli ellenőrzések általában körülbelül 10 lépést vesznek igénybe.
Repülésre igazolt 3D nyomatok
A kihívások ellenére rengeteg 3D nyomtatott alkatrész működik. Az F-22 Raptor, az amerikai légierő legdrágább vadászgépe 2019-től 3D nyomtatott alkatrészekkel repült. A 3D nyomtatott alkatrész egy kis alkatrész, amelyet a pilótafülkében használtak, eredetileg alumíniumból készült, és az esetek 80%-ában kicserélték a karbantartás alatt. Az alumínium résszel ellentétben a 3D nyomtatott titán rész nem korrodálódik, és kibírhatja a lopakodó vadászgép hátralévő élettartamát.
„Az egyik dolog, amit találtunk… az, hogy potenciálisan megoldhatjuk az ellátási hiányt valami újratervezésével és nyomtatásával, és bebizonyíthatjuk, hogy biztonságos a repülés ezzekkel az alkatrészekkel is” – mondta Richard Banks, a PMXG 76. megbízott mérnöki mérnöke. „Ez a fajta tervezés megkönnyíti az anyagok beszerzését, nagymértékben csökkenti az átfutási időt, és végső soron segít a logisztikai és ellátási problémák csökkentésében.”
A légierő közölte, hogy legalább öt fémből készült 3D nyomtatott alkatrészt tervez tesztelni az F-22-n.
ÖTLÉPÉSES VÁSÁRLÁSI FOLYAMAT KATONAI 3D NYOMTATÓKHOZ
Nem minden 3D nyomtató egyforma
Ha katonai vagy védelmi szektorban dolgozik, és először fontolgatja, hogy AM-technológiát vásárol – vagy további nyomtatókat szeretne hozzáadni, akkor az elsődleges célja, hogy megfelelő terméket szerezzen be egy jó cégtől méltányos áron. A 3D nyomtatási igényeinek leginkább megfelelő termék megvásárlásához fontolja meg az alábbiakban ismertetett, tesztelt, öt lépésből álló vásárlási folyamat követését.
Első lépés: Válassza az Elsődleges alkalmazás lehetőséget
Az első kérdés, amelyet meg kell válaszolni, az, hogy hogyan fogják használni a 3D nyomtatót. Ne feledje, hogy bevett gyakorlat a 3D nyomtató megvásárlását egy elsődleges alkalmazáshoz érvényesíteni, de a megtérülést másodlagos alkalmazások hozzáadásával erősítik. Ezek az elsődleges és másodlagos alkalmazások a következő kategóriák közül egyhez vagy többhez kapcsolódhatnak:
- Végfelhasználású alkatrészek
- Gyors prototípuskészítés
- Minták és szerszámok
- Koncepcionális modellek
- Tömeges testreszabás
- Javítás és karbantartás
- Kutatás és Fejlesztés
Ha végzettségét, képzettségét vagy szakmáját tekintve mérnök, tudja, hogy lényegesen könnyebb megoldani egy egytestes problémát, mint egy kéttestes problémát. Emiatt fontolja meg bevált gyakorlatnak egy olyan elsődleges alkalmazás kiválasztását, amely az indokolni kívánt üzleti eset legalább 70%-át képviseli, és kérje meg, hogy az eladó összpontosítsa erőfeszítéseit erre a területre. Ellenkező esetben, ha felkérünk egy értékesítési szakembert, hogy hitelesítsen egyetlen AM-megoldást, amely egyformán képes több alkalmazástípus előállítására, minden érintett fél számára kihívást és frusztráló lehet, ezért maradjon összpontosítva – különösen az elején.
Második lépés: Állítsa be a kívánt követelményeket
Most, hogy az elsődleges alkalmazás meghatározása megtörtént, megkezdheti a minimálisan kívánt követelmények és képességek meghatározását a következő tíz kérdés megválaszolásával:
- Hány alkatrészt nyomtatnak havonta?
- Mekkora lesz a legnagyobb nyomtatott részméret?
- Mekkora lesz a legkisebb nyomtatott részméret?
- Mekkora lesz az átlagos nyomtatott alkatrészméret?
- Mennyit lehet fogyóeszközökre költeni?
- Mik a kívánt anyagok/tulajdonságok?
- Mik az utófeldolgozás követelményei?
- Mekkora a kívánt alkatrészpontosság (x/y/z)?
- Mekkora a kívánt alkatrész szilárdsága (x/y/z)?
- Mekkora a kívánt rész hőeltérítése?
A lényeg ez; Mi a probléma, amit megpróbál megoldani, vagy milyen előnyök származnak a 3D nyomtató megvásárlásából, és hogyan mérik ezt?
Fontos megjegyzés: A hardveres képességek mellett elengedhetetlen a szállítási idővel, a fizetési feltételekkel, a garanciával, a képzéssel, a hulladékkezeléssel és legfőképpen a helyszíni előkészítéssel kapcsolatos követelmények listája.
Harmadik lépés: Határozza meg az idővonalat és a költségvetést
Az elsődleges alkalmazás kiválasztása és az AM megoldás kívánt követelményeinek meghatározása után határozza meg a költségvetési paramétereket és a becsült vásárlási ütemtervet. Ezután, amikor először lép kapcsolatba egy gyártóval vagy viszonteladóval, kérje meg őket, hogy az Ön költségvetési megfontolásaiból informálisan közöljék termékeik árkategóriáját.
Ez a professzionális udvariasság mindenki idejét figyelembe veszi, és bevált gyakorlattá kell fejleszteni. Fordítva, legyen óvatos azokkal az eladókkal kapcsolatban, akik nem hajlandók hozzávetőleges, becsült vagy közelítő árat megadni közzétett ajánlataikra – kivéve, ha jogos és indokolható okot tudnak felmutatni.
Negyedik lépés: A vásárlási kritériumok prioritása
A csapatával és az ismert érdekelt felekkel együttműködve dokumentálja a következő öt vásárlási kritériumot a legfontosabbtól a legkevésbé jelentős tényezőig:
- ROI
- Ár
- Minőség
- Képesség
- Szolgáltatás és támogatás
Magától értetődik, hogy a listán szereplő minden kritériumot nagymértékben figyelembe kell venni egy új 3D nyomtató vásárlásával kapcsolatos kritikus döntés meghozatalakor. Ezeket az attribútumokat azonban rangsorolni és súlyozni kell a potenciális eladók ellenőrzése előtt. Ha hozzáadja ezt a kritikus lépést a vásárlási folyamathoz, akkor a vásárlási élmény egyszerűbbé válik, miközben növeli annak esélyét, hogy a megfelelő terméket választja a megfelelő cégtől. Végül is, ha nem tudod, mi a legfontosabb számodra, senki sem fogja tudni.
Ötödik lépés: A képességek és az ITAR megfelelőség ellenőrzése
Az AM vásárlási folyamat ötödik és egyben utolsó lépése az Önt leginkább érdeklő megoldás(ok) képességeinek érvényesítése. Ennek leghatékonyabb módja az, ha olyan CAD- vagy STL-fájlt ad át az eladónak, amely tisztességes képet nyújt az Ön elsődleges alkalmazásáról.
Fontos megjegyzés: Kerülje az ITAR alatti alkalmazásokkal kapcsolatos fájlok vagy információk terjesztését, kivéve, ha megbizonyosodik arról, hogy az eladó szervezete bejegyzett ITAR és kompatibilis. Ha olyan eladóval szeretne dolgozni, aki nem felel meg ezeknek a követelményeknek, csak olyan lebutított vagy nem érzékeny információkat osszon meg, amelyek minden érintett felet védenek.
Miután az értékesítési szakember vagy az alkalmazásmérnök megerősítette az alkalmazás megvalósíthatóságát, egy idő- és költségtanulmányt kell készítenie, amely lehet többoldalas PDF-fájl, vagy akár néhány mondat is lehet egy e-mail szövegében. . Ettől függetlenül a tanulmánynak tartalmaznia kell legalább a következőket:
1) Mennyi ideig tart a rész kinyomtatása?
2) Mennyibe kerül az alkatrész nyomtatása (ha Ön a nyomtató tulajdonosa)? Ez egyenértékű azzal, mintha egy új autó ablakmatricáját néznénk meg, hogy meghatározzuk a benzin futásteljesítményét, a motor méretét stb.
Tegyük fel, hogy az idő- és költségtanulmány olyan adatokat tár fel, amelyeket elfogadhatónak tart. Ebben az esetben az utolsó lépés a megoldás képességeinek érvényesítése felé a kívánt eredmények elérése érdekében az, hogy lekérjük a megadott fájl fizikai referenciaértékét. Vagy helyettesítőként egy minta alkatrészt, amely tisztességes és elfogadható helyettesítést kínál a megadott kritériumok alapján. A benchmark a koncepció fizikai bizonyítékát nyújtja, amely segít Önnek és csapatának hatékonyan meghatározni, hogy egy 3D nyomtató képes-e olyan alkatrészt gyártani, amely megfelel vagy meghaladja a gyártó közzétett specifikációit.
Utolsó megjegyzésként, akik ¼”-os fúrót vásárolnak, ¼”-es furatot vásárolnak, ezért ne helyezzen túl nagy hangsúlyt a 3D nyomtatóra – összpontosítson azokra az alkatrészekre, amelyeket el szeretne készíteni.
Fontolja meg az adni és kapni tényezőt
Az utolsó szempont, amit meg akarok hagyni, az adok és kapok. Amikor egy 3D-nyomtató-értékesítő szakember megkülönbözteti a megoldást a tömegből, kérdezze meg őket: „Mi a kompromisszum?” Például, ha egy eladó azt állítja, hogy terméke a versenytársak által páratlan ultrafinom felbontásban képes nyomtatni, kérdezze meg, hogyan befolyásolja ez a kivételes tulajdonság a nyomtató sebességét. Konkrétan kérdezze meg, hogy a marketinganyagaikban hivatkozott közzétett átviteli sebességük elérhető-e az általuk kiemelt kiváló felületi minőség megőrzése mellett.
Szakmai tapasztalatom szerint olyan megoldást találni, amely egyszerre tud „igazán gyors” és „szupersima” alkatrészeket gyártani, kihívást jelent, és ha elérhető, az jellemzően jelentős áremelkedéssel jár együtt. Az AM technológiával az iparági normákon túlmutató funkciók gyakran egyidejűleg csökkentik a képességet egy másik területen. Az előnyök és jellemzők mérlegelésekor úgy nézzen rá, mintha egy Rubik-kocka rejtvény egyik oldalát próbálná megfejteni anélkül, hogy a másikat összezavarná. Szokjon olyan kérdéseket feltenni, amelyek felfedik az „adok és kapok” rejtett cseréjét, amikor a kiugró tulajdonságokkal büszkélkedhet, és örülni fog, hogy megtette!
A LEGNÉPSZERŰBB 3D NYOMTATÓK KATONAI HASZNÁLATRA
Most beszéljünk a nyomtatókról.
Ha közelről szeretné látni a 3D nyomtatókat, és beszélni szeretne a katonai alkalmazásokkal foglalkozó gyártókkal, csatlakozzon ahhoz a több ezer katonához, akik egy kifejezetten katonai 3D nyomtatásra szánt kiállítás és konferencia folyosóin tolonganak. A katonai adalékanyagok gyártásáról szóló csúcstalálkozóra minden februárban kerül sor Tampában, Florida államban.
A globális katonai 3D nyomtatási piac kulcsszereplői
- Optomec
- Markforged
- ExOne/Desktop Metal
- Stratasys
- EOS
- 3D Systems
- Xact Metal
- Velo3D
- Spee3D
- SLM Solutions
- Formlabs
- GE Additive
- Meltio
- Essentium
- DMG Mori
- BigRep
Eredeti forrás: All3dp.com
