Začiatkom augusta 2016 americké námorníctvo úspešne otestovalo tiltrotor Osprey MV-22. Toto lietadlo samotné nie je ničím neobvyklým. Dvojrotorové vozidlo je v prevádzke v americkom námorníctve už nejaký čas (bolo uvedené do prevádzky v druhej polovici osemdesiatych rokov minulého storočia), ale prvýkrát v histórii boli kritické časti nainštalované na tiltrotor (bezpečnosť letu) priamo závisí od nich), ktoré boli 3D tlačenou tlačiarňou.
Na testovanie americká armáda vytlačila konzolu na pripevnenie motora na krídlo tiltrotéra z titánu pomocou priameho laserového spekania po vrstvách. Súčasne bol na samotný držiak namontovaný tenzometer, určený na registráciu možnej deformácie súčiastky. Každý z dvoch motorov tiltrotora Osprey MV-22 je pripevnený k krídlu pomocou štyroch takýchto konzol. Zároveň v čase prvého testovacieho letu tiltrotora, ktorý sa uskutočnil 1. augusta 2016, bol na neho nainštalovaný iba jeden držiak vytlačený na 3D tlačiarni. Predtým bolo hlásené, že na tiltrotor boli nainštalované aj držiaky gondol vytlačené metódou trojrozmernej tlače.
Vývoj dielov vytlačených pre tiltrotor vykonalo Stredisko amerického bojového letectva amerického námorníctva nachádzajúce sa na spoločnej základni McGuire-Dix-Lakehurst v New Jersey. Letové testy Osprey MV-22 s vytlačenými časťami boli vykonané na základni Patxent River amerického námorníctva, testy armáda uznala za úplne úspešné. Americká armáda verí, že vďaka rozsiahlemu zavedeniu trojrozmernej tlače bude technológia v budúcnosti schopná rýchlo a relatívne lacno vyrábať náhradné diely pre prevodníky. V takom prípade je možné potrebné detaily vytlačiť priamo na lode. Navyše môžu byť tlačené diely upravené tak, aby sa zlepšil výkon palubných zostáv a systémov.
Titánový tlačený držiak motora
Americká armáda sa o technológie 3D tlače zaujímala už pred niekoľkými rokmi, ale funkčnosť 3D tlačiarní ešte donedávna nebola taká široká, aby sa dala bežne používať na stavbu pomerne zložitých dielov. Diely pre tiltrotor boli vytvorené pomocou aditívnej 3D tlačiarne. Časť sa vyrába postupne vo vrstvách. Každé tri vrstvy titánového prachu sú spojené laserom, tento proces sa opakuje tak dlho, ako je potrebné na získanie požadovaného tvaru. Po dokončení je prebytok odrezaný z časti; výsledný prvok je úplne pripravený na použitie. Keďže testy boli úspešne dokončené, americká armáda sa tam nezastaví, chystá sa postaviť 6 ďalších dôležitých konštrukčných prvkov tiltrotora, z ktorých polovica bude tiež titánová a druhá - oceľ.
3D tlač v Rusku a na celom svete
Napriek tomu, že typ výroby tlačiarne bol úspešne implementovaný v USA a Rusku pred niekoľkými rokmi, tvorba prvkov pre vojenskú techniku je v procese finalizácie a testovania. V prvom rade je to kvôli veľmi vysokým požiadavkám na všetky vojenské výrobky, hlavne z hľadiska spoľahlivosti a trvanlivosti. Američania však nie sú sami, ktorí v tejto oblasti napredujú. Ruskí konštruktéri už druhý rok vyrábajú diely pre vyvinuté útočné pušky a pištole pomocou technológie 3D tlače. Nové technológie šetria drahocenný čas pri kreslení. Uvedenie týchto dielov do prevádzky môže poskytnúť rýchlu výmenu v teréne v opravárskych práporoch, pretože nebude potrebné čakať na náhradné diely z továrne na rovnaké tanky alebo bezpilotné prostriedky.
Pre ponorkárov budú mať vojenské 3D tlačiarne jednoducho hodnotu zlata, pretože v prípade autonómnej diaľkovej navigácie nahradí súčiastky samotnými ponorkami ponorke takmer nevyčerpateľný zdroj. Podobná situácia je pozorovaná u lodí, ktoré sa vydávajú na dlhé plavby, a ľadoborcov. Väčšina týchto lodí dostane drony vo veľmi blízkej budúcnosti, čo si nakoniec vyžiada opravu alebo úplnú výmenu. Ak sa na lodi objaví 3D tlačiareň, ktorá umožní rýchlu tlač náhradných dielov, potom je o niekoľko hodín možné zariadenie znova používať. V podmienkach prechodnosti operácií a vysokej pohyblivosti dejiska vojenských operácií umožní miestne zhromaždenie určitých častí, zostáv a mechanizmov priamo na mieste zachovať vysokú úroveň účinnosti podporných jednotiek.
Osprey MV-22
Kým americká armáda uvádza na trh svoje konvertibilné lietadlá, ruskí výrobcovia tanku Armata používajú priemyselnú tlačiareň v Uralvagonzavode už druhý rok. S jeho pomocou sa vyrábajú diely pre obrnené vozidlá a civilné výrobky. Ale zatiaľ sa tieto diely používajú iba pre prototypy, napríklad boli použité pri vytváraní tanku Armata a jeho testoch. V koncerne Kalashnikov, ako aj v TsNIITOCHMASH, na príkaz ruskej armády, konštruktéri vyrábajú rôzne časti ručných zbraní z kovových a polymérových čipov pomocou 3D tlačiarní. Nezaostáva za nimi ani Tula Instrument Design Bureau pomenovaná po Shipunove, slávnom CPB, ktorá je známa bohatým sortimentom vyrábaných zbraní: od pištolí až po vysoko presné rakety. Sľubná pištoľ a útočná puška ADS, ktorá má nahradiť špeciálne jednotky AK74M a APS, sú napríklad zostavené z plastových dielov s vysokou pevnosťou, ktoré sú vytlačené na tlačiarni. Pri niektorých vojenských výrobkoch už CPB dokázala vytvárať formy, v súčasnosti sa pracuje na sériovej montáži výrobkov.
V podmienkach, keď sa vo svete pozorujú nové preteky v zbrojení, načasovanie uvoľnenia nových typov zbraní je dôležité. Napríklad v obrnených vozidlách trvá proces vytvárania modelu a prenos z výkresov na prototyp spravidla rok alebo dva. Pri vývoji ponoriek je toto obdobie už 2 -krát dlhšie. "Technológia 3D tlače skráti časové obdobie niekoľkokrát až na niekoľko mesiacov," poznamenáva Alexey Kondratyev, odborník v oblasti námorníctva. - Dizajnéri budú môcť ušetriť čas na výkresoch pri navrhovaní 3D modelu na počítači a okamžite vyrobiť prototyp požadovaného dielu. Časti sú veľmi často prepracované s prihliadnutím na vykonané testy a v procese revízie. V takom prípade môžete namiesto súčiastky uvoľniť zostavu a skontrolovať všetky mechanické vlastnosti, ako súčasti navzájom pôsobia. Načasovanie prototypov v konečnom dôsledku umožní konštruktérom skrátiť celkový čas pre vstup prvej testovanej vzorky do testovacej fázy. V súčasnej dobe trvá vytvorenie jadrovej ponorky novej generácie asi 15-20 rokov: od náčrtu po poslednú skrutku počas montáže. S ďalším rozvojom priemyselnej trojrozmernej tlače a spustením sériovej výroby dielov týmto spôsobom môže byť časový rámec skrátený najmenej o 1,5-2 krát. “
Podľa odborníkov sú dnes moderné technológie od hromadnej výroby titánových dielov na 3D tlačiarňach vzdialené jeden až dva roky. Je bezpečné povedať, že do konca roku 2020 vojenskí zástupcovia v podnikoch vojensko-priemyselného komplexu prijmú zariadenia, ktoré budú zostavené o 30-50% pomocou technológií 3D tlače. Najväčším významom pre vedcov je zároveň vytváranie keramických dielov na 3D tlačiarni, ktoré sa vyznačujú vysokou pevnosťou, ľahkosťou a tepelnými štítmi. Tento materiál je veľmi široko používaný v kozmickom a leteckom priemysle, ale môže byť použitý aj v ešte väčších objemoch. Napríklad vytvorenie keramického motora na 3D tlačiarni otvára horizont pre tvorbu hypersonických lietadiel. S takýmto motorom by osobné lietadlo mohlo za pár hodín letieť z Vladivostoku do Berlína.
Tiež sa uvádza, že americkí vedci vynašli živicový vzorec špeciálne pre tlač v 3D tlačiarňach. Hodnota tohto vzorca spočíva vo vysokej pevnosti materiálov z neho získaných. Napríklad taký materiál odoláva kritickým teplotám, ktoré presahujú 1 700 stupňov Celzia, čo je desaťkrát viac ako odolnosť mnohých moderných materiálov. Stephanie Tompkins, riaditeľka pre vedu pre pokročilý obranný výskum, odhaduje, že nové materiály vytvorené pomocou 3D tlačiarní budú mať jedinečné kombinácie vlastností a vlastností, aké sa doteraz nepoznali. Vďaka novej technológii spoločnosť Tompkins hovorí, že budeme schopní vyrobiť odolnú časť, ktorá je ľahká a obrovská. Vedci sa domnievajú, že výroba keramických súčiastok na 3D tlačiarni bude znamenať vedecký prielom, a to aj vo výrobe civilných výrobkov.
Prvá ruská 3D družica
V súčasnej dobe technológia 3D tlače už úspešne vyrába diely priamo na palubných vesmírnych staniciach. Domáci odborníci sa ale rozhodli ísť ešte ďalej, okamžite sa rozhodli vytvoriť mikrosatelit pomocou 3D tlačiarne. Spoločnosť Rocket and Space Corporation Energia vytvorila satelit, ktorého telo, držiak a množstvo ďalších častí boli vytlačené 3D. Zároveň je dôležitým objasnením, že mikrosatelit vytvorili inžinieri spoločnosti Energia spolu so študentmi Tomskej polytechnickej univerzity (TPU). Prvá satelitná tlačiareň dostala úplný názov „Tomsk-TPU-120“(číslo 120 v názve na počesť 120. výročia univerzity, ktoré sa oslavovalo v máji 2016). Do vesmíru bol úspešne vypustený na jar 2016 spolu s kozmickou loďou Progress MS-02, satelit bol doručený na ISS a potom vypustený do vesmíru. Táto jednotka je prvým a jediným satelitom 3D na svete.
Satelit vytvorený študentmi TPU patrí do triedy nanosatelitov (CubSat). Má nasledujúce rozmery 300x100x100 mm. Táto družica bola prvou vesmírnou loďou na svete, ktorá mala 3D tlačené telo. V budúcnosti sa táto technológia môže stať skutočným prelomom vo vytváraní malých satelitov, ako aj v sprístupnení a rozšírení ich používania. Dizajn kozmickej lode bol vyvinutý vo Vedeckom a vzdelávacom centre TPU „Moderné výrobné technológie“. Materiály, z ktorých bol satelit vyrobený, vytvorili vedci z Tomskej polytechnickej univerzity a Ústavu silovej fyziky a materiálových vied Sibírskej pobočky Ruskej akadémie vied. Hlavným účelom satelitu bolo otestovať nové technológie vedy o vesmírnych materiáloch; pomôže ruským vedcom otestovať niekoľko vývojov Tomskej univerzity a jej partnerov.
Podľa tlačovej služby univerzity bolo vypustenie nanosatelitu Tomsk-TPU-120 naplánované na výstup z vesmírnej stanice ISS. Družica je pomerne kompaktná, ale zároveň plnohodnotná vesmírna loď vybavená batériami, solárnymi panelmi, palubným rádiovým vybavením a ďalšími zariadeniami. Ale jeho hlavnou črtou bolo, že jeho telo bolo vytlačené 3D.
Rôzne senzory nanosatelitu zaznamenávajú teplotu na palube, na batériách a doskách a parametre elektronických súčiastok. Všetky tieto informácie budú potom prenesené na Zem online. Na základe týchto informácií budú ruskí vedci schopní analyzovať stav satelitných materiálov a rozhodnúť sa, či ich v budúcnosti použijú pri vývoji a stavbe vesmírnych lodí. Je potrebné poznamenať, že dôležitým aspektom vývoja malých kozmických lodí je aj školenie nového personálu pre priemysel. Dnes študenti a učitelia Tomskej polytechnickej univerzity vlastnými rukami vyvíjajú, vyrábajú a zdokonaľujú návrhy všetkých druhov malých vesmírnych lodí, pričom získavajú nielen kvalitné základné znalosti, ale aj potrebné praktické zručnosti. Práve to robí z absolventov tejto vzdelávacej inštitúcie v budúcnosti unikátnych špecialistov.
Plány do budúcnosti ruských vedcov a zástupcov priemyslu počítajú s vytvorením roja univerzitných satelitov. „Dnes hovoríme o potrebe motivovať našich študentov, aby študovali všetko, čo je tak či onak spojené s priestorom - môže to byť energia, materiály a tvorba motorov novej generácie atď. Predtým sme diskutovali o tom, že záujem o vesmír v krajine trochu vyprchal, ale dá sa oživiť. Na to je potrebné začať nielen zo študentskej lavice, ale zo školskej lavice. Vydali sme sa teda na cestu vývoja a výroby CubeSat - malých satelitov, “uvádza tlačová služba Polytechnického inštitútu Tomsk s odvolaním sa na rektora tejto vysokej školy Petra Chubika.
