Druk 3D zmieni oblicze konfliktów zbrojnych, działań wywiadowczych, czym wpłynie znacząco na prowadzenie polityki zagranicznej, twierdzą eksperci, nie tylko poprzez umożliwienie realizacji nowatorskich, niczym nie ograniczonych projektów, ale także poprzez przekształcenie przemysłu obronnego – i być może całej globalnej gospodarki.
Na razie jest to faza koncepcyjna i testowa. Kilka armii światowych już zaczyna używać technologii addytywnych do dostarczania części, np. plastikowych elementów karabinów, wyposażenia żołnierza, a także pojazdów militarnych. Na poligony czy strefy wyjazdowe transportowane są zespoły drukarek 3D, które wytwarzają części zamienne i zastępcze oraz oprzyrządowanie.
Możliwości zastosowania druku 3D w wojsku
Pociski sterowane czy drony z drukarek 3D to obecnie najważniejsze ścieżki rozwoju dla amerykańskich Sił Zbrojnych, które będą zmuszone do zwiększenia udziału systemów bezzałogowych na polu walki z powodu rosnących obciążeń finansowych związanych z wynagrodzeniami i świadczeniami socjalnymi dla żołnierzy, a także brakiem możliwości utrzymania tempa szkolenia nowego personelu. Strategia obronna Stanów Zjednoczonych oparta jest bowiem głównie na przewadze technologicznej, a utrzymanie się na pozycji lidera, by wyprzedzać inne państwa, jest kluczowym jej elementem.
Obniżenie kosztów i zwiększenie wydajności produkcji z użyciem drukarek 3D wydaje się zatem naturalnym kierunkiem rozwoju sektora zarówno obronnego, jak i lotniczego.
Prace badawcze i ekonomia
Również rosyjski przemysł zbrojeniowy wiąże duże nadzieje z nowatorską technologią. Na początku lutego 2016 roku wchodzące w skład Urałwagonzawodu przedsiębiorstwo Elektromaszina JSC ujawniło wykorzystanie elementów stworzonych przy użyciu przemysłowych drukarek 3D w budowie prototypów uniwersalnej platformy gąsienicowej Armata, co pozwoliło przyspieszyć prace badawcze i obniżyć ich koszty. Elementy seryjne są już konwencjonalnie wykonywane z metalu. Druk 3D pozwala na wykonywanie nie tylko pojedynczych części, ale także całych mechanizmów, co jeszcze bardziej usprawnia badania prototypów. Elektromaszina używa również drukarek 3D do wytwarzania form odlewniczych.
Chińczycy z kolei wykorzystują technologie przyrostowe w programie rozwoju myśliwca pokładowego J-15, w którym mogą szybko zastępować części uszkodzone podczas prób. Drukiem 3D zainteresowała się także ich marynarka wojenna. Urządzenia zainstalowane na pokładach okrętów odbywających dalekie rejsy pozwalają na szybkie i tanie usuwanie skutków drobnych awarii.
Holenderskie siły powietrzne (RNLAF) używają drukarek 3D do przyspieszenia operacji konserwacyjnych i naprawczych samolotów, co zdecydowanie skraca czas realizacji zamówienia i umożliwia naprawę na miejscu.
Ze względu na szereg korzyści armia i lotnictwo różnych krajów wykazują duże zainteresowanie technologiami druku 3D. Wiele baz wojskowych i sił powietrznych USA (USAF) już włączyło drukarki i skanery 3D do zestawu narzędzi do naprawy.
Technologie 3D dla wojska
Wojsko szybko zauważyło potencjał technologii addytywnych w wytwarzaniu komponentów, które muszą spełniać szereg wymogów i często są kompatybilne wstecz przez dziesięciolecia. Druk 3D wypełnia niszę w prototypowaniu, w którym pojedynczy solidny obiekt jest wart tysiąca modeli komputerowych.
W miarę rozwoju technologii drukowania trójwymiarowego liczba jego zastosowań wzrasta i obecnie można go wykorzystywać do łączenia różnych materiałów w nowy sposób, dzięki czemu powstają silniejsze, lżejsze elementy, takie jak skrzydła samolotu lub zbroja. Według ekspertów najczęściej wybierane są technologie proszkowe jak starsza SLS i najnowsza – MJF, która oferuje lepszą wytrzymałość części i trwałość w porównaniu z chociażby popularną stereolitografią. Przykładem jest firma MAPIR, która zaczęła korzystać z technologii druku 3D kilka lat temu, aby tworzyć prototypy i produkować części o niskiej objętości dla opraw i uchwytów do kamer. Eksperymentowali z SLS, modelowaniem osadzania topionego, stereolitografią, a nawet formowaniem wtryskowym, ale ze względu na wysokie koszty oprzyrządowania, słabe wykończenie powierzchni oraz kruchość części, a także ograniczone możliwości projektowania i powolne czasy realizacji, MAPIR nie zdecydował się przejść na produkcję addytywną.
Dopiero wybór technologii druku 3D Multi Jet Fusion od HP pozwolił im na stworzenie końcowych części produkcyjnych dla swojej podstawowej działalności, w niższych kosztach i krótszym czasie realizacji w porównaniu z formowaniem wtryskowym, uzyskując lepszą wytrzymałość części i trwałość w porównaniu ze stereolitografią, przy 15% redukcji kosztów w porównaniu z SLS oraz znacznie ulepszonemu wykończeniu powierzchni w porównaniu z modelowaniem z osadzaniem topionym ( FDM).
Dron camera holder Dron camera Holder 2
Optymalizacja konstrukcji samolotów bezzałogowych
Druk przestrzenny coraz mocniej odnajduje swoje miejsce w segmencie wojskowym dzięki temu, że doskonale wpisuje się w trend optymalizacji produkcji oraz zmniejszenie jej kosztów, co można prześledzić na przykładzie firmy Aldora. Głównym wyzwaniem było stworzenie modelu drona produkowanego na dużą skalę, który byłby lekki, sztywny i odporny, z maksymalnie odchudzoną wagą jednak bez narażania integralności jego konstrukcji.
Aaldora UAV
Sztywność strukturalna, precyzja aerodynamicznej powierzchni i zwrotność w trudnych warunkach wewnętrznych, to powody współpracy Aldory z HP i wykorzystania technologii Multi Jet w produkcji modelu dronu Panthea ( w 90% drukowanego w 3D).
Poprawa jakości części
Jakość wytwarzanych komponentów potrzebnych w operacjach wojskowych jest podstawowym kryterium wyboru technologii produkcji, która powinna ją zapewnić. Przykład Aurea Avionics jest kolejnym potwierdzeniem niezawodności technologii MJF. Pierwotnie firma wykorzystywała technologie FDM do produkcji pierwszych prototypów, ale wyprodukowane części były wyjątkowo słabe pod względem mechanicznym i szybko się zużywały, natomiast przejście na addytywna produkcję z użyciem technologii HP MJF pozwoliło na poprawę właściwości mechanicznych części, zmniejszając jednocześnie zapotrzebowanie na kolejne.
Przemysł zbrojeniowy nieustannie prowadzi badania w dziedzinie druku 3D. Stawia przy tym wyjątkowy nacisk na niezawodność, wytrzymałość i innowacyjność. Testuje możliwości drukowania przestrzennego, aby poprawić jakość sprzętu i zmniejszyć obciążenia logistyczne. Przyszłość wykorzystania technologii addytywnych na większą skale w wojsku jest zatem kwestią czasu i wiąże się obecnie z opracowaniem nowych materiałów i narzędzi projektowych do druku 3D.
Przemysł obronny w Polsce również zaczyna korzystać z technologii addytywnych. Bydgoskie Wojskowe Zakłady Lotnicze używają druku 3D do serwisowania i modernizowania samolotów myśliwskich, tak by spełniały wymagania NATO. HP3D.pl – dystrybutor technologii MJF w Polsce, uważa, że dzięki niej można odmienić sposób prowadzenia misji zagranicznych bądź dozbrajania wojsk i dodatkowo obniżyć koszty, co powinno zainteresować większość firm produkcyjnych zajmujących się między innymi wytwarzaniem sprzętu pancernego, uzbrojenia, podzespołów, a także urządzeń metrologicznych i inżynieryjnych.
