A principis d’agost de 2016, la Marina dels Estats Units va provar amb èxit el tiltrotor Osprey MV-22. Aquest avió en si no és inusual. El vehicle de dos rotors ha estat en servei amb la Marina nord-americana durant molt de temps (es va posar en servei a la segona meitat dels anys vuitanta), però per primera vegada a la història, es van instal·lar parts crítiques en un tiltrotor (seguretat del vol) depèn directament d’ells), que eren impressores impreses en 3D.
Per a les proves, l'exèrcit nord-americà va imprimir un suport per fixar el motor a l'ala del tiltrotor des del titani mitjançant una sinterització directa làser capa per capa. Al mateix temps, es va muntar un mesurador de tensió al mateix suport, dissenyat per registrar una possible deformació de la peça. Cadascun dels dos motors del tiltrotor Osprey MV-22 s’uneix a l’ala mitjançant quatre suports d’aquest tipus. Al mateix temps, en el moment del primer vol de prova del tiltrotor, que va tenir lloc l’1 d’agost de 2016, només s’hi va instal·lar un suport, imprès en una impressora 3D. Anteriorment, es va informar que els suports de góndola impresos pel mètode d'impressió tridimensional també es van instal·lar al tiltrotor.
El desenvolupament de les peces impreses per al tiltrotor va ser dut a terme pel Centre d’Operacions de Combat d’Aviació de la Marina dels Estats Units situat a la base conjunta McGuire-Dix-Lakehurst de Nova Jersey. Les proves de vol de l'Osprey MV-22 amb peces impreses es van dur a terme a la base del riu Patxent de la Marina dels EUA, les proves van ser reconegudes pels militars com a completament reeixides. L’exèrcit nord-americà creu que gràcies a la introducció generalitzada de la impressió tridimensional, la tecnologia en el futur podrà produir peces de recanvi per a convertidors de manera ràpida i relativament barata. En aquest cas, les dades necessàries es poden imprimir directament als vaixells. A més, les parts impreses es poden modificar per tal de millorar el rendiment dels conjunts i sistemes integrats.
Suport de muntatge de motor imprès en titani
L’exèrcit nord-americà es va interessar per les tecnologies d’impressió 3D fa uns anys, però fins fa poc, la funcionalitat de les impressores 3D no era prou àmplia com per utilitzar-la habitualment per construir peces força complexes. Les parts del tiltrotor es van crear mitjançant una impressora 3D additiva. La peça es fa gradualment per capes. Cada tres capes de pols de titani s’uneixen amb un làser, aquest procés es repeteix el temps necessari per obtenir la forma desitjada. Després de completar-se, l’excés es retalla de la peça; l'element resultant està completament llest per utilitzar. Com que les proves es van completar amb èxit, l'exèrcit nord-americà no s'aturarà aquí, sinó que construirà 6 elements estructurals més importants del tiltrotor, la meitat dels quals també seran de titani, i l'altre, d'acer.
Impressió 3D a Rússia i a tot el món
Malgrat que el tipus de producció de la impressora es va implementar amb èxit als Estats Units i Rússia fa uns quants anys, la creació d’elements per a equipament militar està en procés de finalització i prova. En primer lloc, això es deu als requisits molt elevats de tots els productes militars, principalment en termes de fiabilitat i durabilitat. No obstant això, els nord-americans no estan sols en avançar en aquesta àrea. Per segon any consecutiu, els dissenyadors russos han estat produint peces per als rifles d'assalt i pistoles desenvolupats mitjançant la tecnologia d'impressió 3D. Les noves tecnologies estalvien molt temps de dibuix. I posar en funcionament aquestes peces pot proporcionar una substitució ràpida al camp, en batallons de reparació, ja que no caldrà esperar a la fàbrica de recanvis per als mateixos tancs o vehicles aeris no tripulats.
Per als submarinistes, les impressores 3D militars només valdran el seu pes en or, ja que en cas de navegació autònoma de llarga distància, la substitució de peces pels mateixos submarins donarà al submarí un recurs gairebé inesgotable. Una situació similar s’observa amb els vaixells que realitzen llargs viatges i els trencaglaços. La majoria d’aquests vaixells rebran avions no tripulats en un futur molt proper, que finalment requeriran una reparació o una substitució completa. Si apareix una impressora 3D al vaixell, que permetrà imprimir ràpidament peces de recanvi, en poques hores es podrà tornar a utilitzar l'equip. En les condicions de fugacitat de les operacions i l’alta mobilitat del teatre d’operacions militars, el muntatge local de determinades parts, muntatges i mecanismes directament permetrà mantenir un alt nivell d’eficiència de les unitats de suport.
Osprey MV-22
Mentre l'exèrcit nord-americà llança els seus convertiplans, els fabricants russos del tanc Armata ja utilitzen una impressora industrial a Uralvagonzavod per segon any. Amb la seva ajuda, es fabriquen peces per a vehicles blindats, així com productes civils. Però fins ara, aquestes peces només s’utilitzaven per a prototips, per exemple, s’utilitzaven en la creació del tanc Armata i les seves proves. A la Kalashnikov Concern, així com a TsNIITOCHMASH, per encàrrec de l'exèrcit rus, els dissenyadors fabriquen diverses peces d'armes petites a partir de xips de metall i polímers mitjançant impressores 3D. L’Oficina de Disseny d’Instruments de Tula, que porta el nom de Shipunov, el famós CPB, conegut per un ampli assortiment d’armes fabricades: des de pistoles fins a míssils d’alta precisió, no queda enrere. Per exemple, una prometedora pistola i un rifle d’assalt ADS, destinats a substituir les forces especials AK74M i APS, es munten a partir de peces de plàstic d’alta resistència que s’imprimeixen a la impressora. Per a alguns productes militars, el CPB ja ha estat capaç de crear motlles; actualment, s’està elaborant el muntatge en sèrie dels productes.
En les condicions en què s’observa una nova cursa d’armaments al món, el moment del llançament de nous tipus d’armes esdevé important. Per exemple, en vehicles blindats, només el procés de crear un model i transferir-lo dels dibuixos al prototip sol trigar un o dos anys. Quan es desenvolupen submarins, aquest període ja és 2 vegades més llarg. "La tecnologia d'impressió 3D reduirà el període de temps diverses vegades a diversos mesos", assenyala Alexey Kondratyev, expert en el camp de la marina. - Els dissenyadors podran estalviar temps en dibuixos en dissenyar un model 3D en un ordinador i fer immediatament un prototip de la peça desitjada. Molt sovint, les peces es tornen a treballar tenint en compte les proves realitzades i en procés de revisió. En aquest cas, podeu alliberar el conjunt en lloc de la peça i comprovar totes les característiques mecàniques, com interactuen les peces entre elles. En última instància, el moment del prototipat permetrà als dissenyadors reduir el temps total perquè la primera mostra acabada entri a la fase de proves. Avui dia, es necessiten uns 15-20 anys per crear un submarí nuclear de nova generació: des d’un esbós fins a l’últim cargol durant el muntatge. Amb el desenvolupament addicional de la impressió tridimensional industrial i el llançament d'aquesta producció en massa de peces, es pot reduir el període de temps almenys 1,5-2 vegades ".
Segons els experts, les tecnologies modernes ara estan a un o dos anys de la producció massiva de peces de titani en impressores 3D. És segur dir que a finals del 2020, els representants militars de les empreses del complex militar-industrial acceptaran equips que es reuniran entre un 30 i un 50% mitjançant tecnologies d’impressió 3D. Al mateix temps, la importància més gran per als científics és la creació de peces ceràmiques en una impressora 3D, que es distingeixen per la seva alta resistència, lleugeresa i propietats de protecció tèrmica. Aquest material s’utilitza molt a les indústries de l’espai i de l’aviació, però es pot utilitzar en volums encara més grans. Per exemple, la creació d’un motor ceràmic en una impressora 3D obre l’horitzó per a la creació d’avions hipersònics. Amb aquest motor, un avió de passatgers podria volar de Vladivostok a Berlín en un parell d’hores.
També s’informa que científics nord-americans han inventat una fórmula de resina específica per imprimir en impressores 3D. El valor d’aquesta fórmula rau en l’elevada resistència dels materials que se n’obtenen. Per exemple, un material d’aquest tipus pot suportar temperatures crítiques que superen els 1700 graus Celsius, que és deu vegades superior a la resistència de molts materials moderns. Stephanie Tompkins, directora de ciències per a la recerca avançada en defensa, estima que els nous materials creats amb impressores 3D tindran combinacions úniques de característiques i propietats mai vistes. Gràcies a la nova tecnologia, Tompkins diu que serem capaços de produir una peça duradora que sigui lleugera i enorme. Els científics creuen que la producció de peces de ceràmica en una impressora 3D suposarà un avanç científic, inclosa la producció de productes civils.
El primer satèl·lit rus 3D
Actualment, la tecnologia d’impressió 3D ja produeix peces amb èxit directament a bord d’estacions espacials. Però els experts nacionals van decidir anar encara més enllà, de seguida van decidir crear un microsatèl·lit mitjançant una impressora 3D. La Rocket and Space Corporation Energia ha creat un satèl·lit, el cos, el suport i diverses altres parts de les quals es van imprimir en 3D. Alhora, un aclariment important és que el microsatèl·lit va ser creat per enginyers d’Energia juntament amb estudiants de la Universitat Politècnica de Tomsk (TPU). El primer satèl·lit impressor va rebre el nom complet "Tomsk-TPU-120" (el número 120 del nom en honor al 120è aniversari de la universitat, que es va celebrar el maig del 2016). Es va llançar amb èxit a l’espai la primavera del 2016 juntament amb la sonda Progress MS-02, el satèl·lit es va lliurar a l’ISS i després es va llançar a l’espai. Aquesta unitat és el primer i únic satèl·lit 3D del món.
El satèl·lit creat pels estudiants TPU pertany a la classe de nanosatèl·lits (CubSat). Té les següents dimensions de 300x100x100 mm. Aquest satèl·lit va ser la primera nau espacial del món a tenir un cos imprès en 3D. En el futur, aquesta tecnologia pot convertir-se en un veritable avenç en la creació de petits satèl·lits, així com fer que el seu ús sigui més accessible i estès. El disseny de la nau espacial es va desenvolupar al Centre Científic i Educatiu TPU "Modern Production Technologies". Els materials a partir dels quals es va fabricar el satèl·lit van ser creats per científics de la Universitat Politècnica de Tomsk i de l’Institut de Física de la Força i Ciència de Materials de la branca siberiana de l’Acadèmia de Ciències de Rússia. L’objectiu principal del satèl·lit era provar les noves tecnologies de la ciència dels materials espacials; ajudaria els científics russos a provar diversos desenvolupaments de la universitat de Tomsk i els seus socis.
Segons el servei de premsa de la universitat, el llançament del nanosatèl·lit Tomsk-TPU-120 estava previst dur a terme durant el passeig espacial des de la ISS. El satèl·lit és una sonda espacial bastant compacta, però al mateix temps, equipada amb bateries, plaques solars, equips de ràdio a bord i altres dispositius. Però la seva característica principal era que el seu cos estava imprès en 3D.
Diversos sensors del nanosatèl·lit registraran la temperatura a bord, a les bateries i les plaques i els paràmetres dels components electrònics. Tota aquesta informació es transmetrà a la Terra en línia. A partir d’aquesta informació, els científics russos podran analitzar l’estat dels materials dels satèl·lits i decidir si els utilitzaran en el desenvolupament i la construcció de naus espacials en el futur. Cal assenyalar que un aspecte important del desenvolupament de petites naus espacials és també la formació de nou personal per a la indústria. Avui en dia, estudiants i professors de la Universitat Politècnica de Tomsk, amb les seves pròpies mans, desenvolupen, fabriquen i milloren els dissenys de tot tipus de petites naus espacials, alhora que obtenen no només coneixements fonamentals d’alta qualitat, sinó també les habilitats pràctiques necessàries. Això és el que fa que els graduats d’aquesta institució educativa siguin especialistes únics en el futur.
Els plans futurs de científics russos i representants de la indústria inclouen la creació d’un eixam de satèl·lits universitaris. “Avui parlem de la necessitat de motivar els nostres estudiants a estudiar tot allò que, d’una manera o altra, està relacionat amb l’espai: pot ser energia, materials i la creació de motors de nova generació, etc. Vam discutir anteriorment que l’interès per l’espai al país s’ha esvaït una mica, però es pot recuperar. Per fer-ho, cal començar ni tan sols des del banc d'un estudiant, sinó des d'un banc escolar. Així, doncs, hem emprès el camí del desenvolupament i producció de CubeSat: petits satèl·lits”, assenyala el servei de premsa de l’Institut Politècnic Tomsk amb referència al rector d’aquesta institució educativa superior, Peter Chubik.
