Začátkem srpna 2016 americké námořnictvo úspěšně otestovalo tiltrotor Osprey MV-22. Toto letadlo samo o sobě není neobvyklé. Dvourotorové vozidlo je v provozu u amerického námořnictva již delší dobu (do provozu bylo uvedeno ve druhé polovině 80. let), ale poprvé v historii byly kritické části instalovány na tiltrotor (bezpečnost letu) přímo závisí na nich), což byly 3D tištěné tiskárny.
Pro testování americká armáda vytiskla držák pro připevnění motoru na křídlo tiltrotoru z titanu pomocí přímého laserového slinování po vrstvách. Současně byl na samotný držák namontován tenzometr, určený k registraci případné deformace dílu. Každý ze dvou motorů tiltrotoru Osprey MV-22 je připevněn ke křídlu pomocí čtyř takových konzol. Současně v době prvního zkušebního letu tiltrotoru, který se konal 1. srpna 2016, byl na něj nainstalován pouze jeden držák, vytištěný na 3D tiskárně. Dříve bylo oznámeno, že na tiltrotor byly také nainstalovány držáky gondol vytištěné metodou trojrozměrného tisku.
Vývoj dílů vytištěných na tiltrotoru provedlo středisko pro bojové operace amerického námořnictva umístěné na společné základně McGuire-Dix-Lakehurst v New Jersey. Letové zkoušky Osprey MV-22 s tištěnými částmi byly provedeny na základně Patxent River amerického námořnictva, testy byly armádou uznány jako zcela úspěšné. Americká armáda věří, že díky plošnému zavedení trojrozměrného tisku bude technologie v budoucnosti schopna rychle a relativně levně vyrábět náhradní díly pro převodníky. V tomto případě lze potřebné detaily vytisknout přímo na lodě. Kromě toho lze potom tištěné části upravit tak, aby se zlepšil výkon palubních sestav a systémů.
Titanový tištěný držák motoru
Americká armáda se před několika lety zajímala o technologie 3D tisku, ale donedávna nebyla funkčnost 3D tiskáren natolik široká, aby se dala rutinně používat ke stavbě poměrně složitých dílů. Díly pro tiltrotor byly vytvořeny pomocí aditivní 3D tiskárny. Díl se vyrábí postupně ve vrstvách. Každé tři vrstvy titanového prachu jsou spojeny laserem, tento proces se opakuje tak dlouho, jak je nutné pro získání požadovaného tvaru. Po dokončení se přebytek odřízne od součásti; výsledný prvek je zcela připraven k použití. Vzhledem k tomu, že testy byly úspěšně dokončeny, americká armáda se tam nezastaví, chystá se postavit 6 dalších důležitých strukturálních prvků tiltrotoru, z nichž polovina bude také titan a druhá - ocel.
3D tisk v Rusku a po celém světě
Navzdory skutečnosti, že typ výroby tiskárny byl úspěšně implementován v USA a Rusku před několika lety, tvorba prvků pro vojenské vybavení je v procesu finalizace a testování. Za prvé je to kvůli velmi vysokým požadavkům na všechny vojenské výrobky, hlavně z hlediska spolehlivosti a trvanlivosti. Američané však nejsou sami, kdo v této oblasti postupuje. Ruští konstruktéři již druhým rokem vyrábějí díly pro vyvinuté útočné pušky a pistole pomocí technologie 3D tisku. Nové technologie šetří drahocenný čas kreslení. A uvedení takovýchto dílů do provozu může zajistit rychlou výměnu v terénu, v opravářských praporech, protože nebude nutné čekat na náhradní díly z továrny na stejné tanky nebo bezpilotní prostředky.
Pro ponorky budou mít vojenské 3D tiskárny prostě cenu zlata, protože v případě autonomní dálkové navigace nahradí součásti samotnými ponorky ponorce téměř nevyčerpatelný zdroj. Podobná situace je pozorována u lodí, které se vydávají na dlouhé plavby a ledoborce. Většina těchto lodí dostane drony ve velmi blízké budoucnosti, což nakonec bude vyžadovat opravu nebo úplnou výměnu. Pokud se na lodi objeví 3D tiskárna, která umožní rychlý tisk náhradních dílů, pak za několik hodin lze zařízení znovu použít. V podmínkách přechodnosti operací a vysoké pohyblivosti divadla vojenských operací umožní místní shromáždění určitých částí, sestav a mechanismů přímo na místě udržení vysoké úrovně účinnosti podpůrných jednotek.
Osprey MV-22
Zatímco americká armáda uvádí na trh své konvertorové letouny, ruští výrobci tanku Armata používají průmyslovou tiskárnu v Uralvagonzavodu již druhým rokem. S jeho pomocí se vyrábějí díly pro obrněná vozidla i civilní výrobky. Ale zatím se takové části používají pouze pro prototypy, například byly použity při vytváření tanku Armata a jeho testech. Na koncernu Kalashnikov, stejně jako na TsNIITOCHMASH, na objednávku ruské armády konstruktéři vyrábějí různé části ručních zbraní z kovových a polymerových čipů pomocí 3D tiskáren. Za nimi nezaostává ani Tula Instrument Design Bureau pojmenovaná po Shipunovovi, slavné CPB, která je známá bohatým sortimentem vyráběných zbraní: od pistolí po vysoce přesné střely. Například slibná pistole a útočná puška ADS, která má nahradit speciální jednotky AK74M a APS, je sestavena z plastových dílů s vysokou pevností, které jsou vytištěny na tiskárně. U některých vojenských produktů byla CPB již schopna vytvářet formy, v současné době se pracuje na sériové montáži produktů.
V podmínkách, kdy jsou ve světě pozorovány nové závody ve zbrojení, je načasování vydání nových typů zbraní důležité. Například u obrněných vozidel trvá pouze rok vytvoření modelu a jeho přenesení z výkresů na prototyp rok nebo dva. Při vývoji ponorek je toto období již 2krát delší. "Technologie 3D tisku zkrátí časové období několikrát až několik měsíců," poznamenává Alexey Kondratyev, odborník v oblasti námořnictva. - Designéři budou moci ušetřit čas na výkresech při navrhování 3D modelu na počítači a okamžitě vyrobit prototyp požadované součásti. Části jsou velmi často přepracovávány s přihlédnutím k provedeným testům a v procesu revize. V takovém případě můžete místo součásti uvolnit sestavu a zkontrolovat všechny mechanické vlastnosti a vzájemné působení součástí. Časování prototypování nakonec umožní konstruktérům zkrátit celkový čas pro vstup prvního dokončeného vzorku do fáze testování. V současné době trvá vytvoření nové generace jaderné ponorky zhruba 15–20 let: od náčrtu po poslední šroub při montáži. S dalším rozvojem průmyslového trojrozměrného tisku a zahájením sériové výroby dílů tímto způsobem lze časový rámec zkrátit nejméně o 1,5–2krát. “
Podle odborníků jsou nyní moderní technologie od hromadné výroby titanových dílů na 3D tiskárnách vzdáleny jeden až dva roky. Lze s jistotou říci, že do konce roku 2020 vojenští zástupci v podnicích vojensko-průmyslového komplexu přijmou zařízení, které bude sestaveno o 30–50% pomocí technologií 3D tisku. Současně je pro vědce největší význam vytváření keramických dílů na 3D tiskárně, které se vyznačují vysokou pevností, lehkostí a tepelnými ochrannými vlastnostmi. Tento materiál je velmi široce používán v kosmickém a leteckém průmyslu, ale může být použit v ještě větších objemech. Například vytvoření keramického motoru na 3D tiskárně otevírá obzor pro tvorbu hypersonických letadel. S takovým motorem by osobní letadlo mohlo létat z Vladivostoku do Berlína za pár hodin.
Uvádí se také, že američtí vědci vynalezli vzorec pryskyřice speciálně pro tisk ve 3D tiskárnách. Hodnota tohoto vzorce spočívá ve vysoké pevnosti materiálů z něj získaných. Takový materiál například může odolat kritickým teplotám, které přesahují 1700 stupňů Celsia, což je desetkrát vyšší odpor než mnoho moderních materiálů. Stephanie Tompkins, ředitelka vědy pro pokročilý obranný výzkum, odhaduje, že nové materiály vytvořené pomocí 3D tiskáren budou mít jedinečné kombinace charakteristik a vlastností, jaké ještě nikdy nebyly. Díky nové technologii Tompkins říká, že budeme schopni vyrobit odolnou součást, která je lehká a obrovská. Vědci věří, že výroba keramických dílů na 3D tiskárně bude znamenat vědecký průlom, a to i ve výrobě civilních produktů.
První ruský 3D satelit
V současné době již technologie 3D tisku úspěšně vyrábí díly přímo na palubních vesmírných stanicích. Domácí odborníci se ale rozhodli jít ještě dál, okamžitě se rozhodli vytvořit mikrosatelit pomocí 3D tiskárny. Společnost Rocket and Space Corporation Energia vytvořila satelit, jehož tělo, držák a řada dalších částí byly vytištěny 3D. Současně je důležitým objasněním, že mikrosatelit vytvořili inženýři společnosti Energia společně se studenty Polytechnické univerzity Tomsk (TPU). První tiskový satelit obdržel celý název „Tomsk-TPU-120“(číslo 120 v názvu na počest 120. výročí univerzity, které se slavilo v květnu 2016). Do vesmíru byl úspěšně vypuštěn na jaře 2016 společně s kosmickou lodí Progress MS-02, družice byla doručena ISS a poté vypuštěna do vesmíru. Tato jednotka je první a jedinou 3D družicí na světě.
Družice vytvořená studenty TPU patří do třídy nanosatelitů (CubSat). Má následující rozměry 300x100x100 mm. Tato družice byla první kosmickou lodí na světě, která měla 3D tištěné tělo. V budoucnosti se tato technologie může stát skutečným průlomem ve vytváření malých satelitů a také zpřístupnit a rozšířit jejich používání. Design kosmické lodi byl vyvinut ve Vědeckém a vzdělávacím centru TPU „Moderní výrobní technologie“. Materiály, ze kterých byl satelit vyroben, vytvořili vědci z Tomské polytechnické univerzity a Ústavu silové fyziky a materiálových věd Sibiřské pobočky Ruské akademie věd. Hlavním účelem satelitu bylo otestovat nové technologie vědy o vesmírných materiálech; pomůže ruským vědcům otestovat několik vývojů Tomské univerzity a jejích partnerů.
Podle tiskové služby univerzity bylo spuštění nanosatelitu Tomsk-TPU-120 plánováno během vesmírného výstupu z ISS. Družice je poměrně kompaktní, ale zároveň plnohodnotná kosmická loď vybavená bateriemi, solárními panely, palubním rádiovým zařízením a dalšími zařízeními. Jeho hlavním rysem však bylo, že jeho tělo bylo vytištěno 3D.
Různé senzory nanosatelitu zaznamenávají teplotu na palubě, na bateriích a deskách a parametry elektronických součástek. Všechny tyto informace budou poté přeneseny na Zemi online. Na základě těchto informací budou ruští vědci schopni analyzovat stav satelitních materiálů a rozhodnout, zda je v budoucnu použijí při vývoji a stavbě kosmických lodí. Je třeba poznamenat, že důležitým aspektem vývoje malých kosmických lodí je také školení nového personálu pro průmysl. Studenti a učitelé Polytechnické univerzity Tomsk dnes vlastníma rukama vyvíjejí, vyrábějí a zdokonalují návrhy všech druhů malých kosmických lodí, přičemž získávají nejen vysoce kvalitní základní znalosti, ale také potřebné praktické dovednosti. Právě to dělá z absolventů této vzdělávací instituce v budoucnosti jedinečné specialisty.
Plány budoucnosti ruských vědců a zástupců průmyslu zahrnují vytvoření roje univerzitních satelitů. "Dnes mluvíme o potřebě motivovat naše studenty ke studiu všeho, co je tak či onak spojeno s vesmírem - může to být energie, materiály a tvorba motorů nové generace atd." Dříve jsme diskutovali o tom, že zájem o vesmír v zemi poněkud opadl, ale lze jej oživit. K tomu je nutné začít ani ne ze studentské lavice, ale ze školní. Vydali jsme se tedy na cestu vývoje a výroby CubeSat - malých satelitů “, - uvádí tisková služba Polytechnického institutu Tomsk s odkazem na rektora této vyšší vzdělávací instituce Petera Chubika.
