2016. gada augusta sākumā ASV Jūras spēki veiksmīgi pārbaudīja Osprey MV-22 rotoru. Šī lidmašīna pati par sevi nav nekas neparasts. Divu rotoru transportlīdzeklis jau ilgu laiku tiek izmantots Amerikas Jūras spēkos (tas tika nodots ekspluatācijā astoņdesmito gadu otrajā pusē), taču pirmo reizi vēsturē kritiskās daļas tika uzstādītas uz rototora (lidojuma drošība) tieši atkarīgs no tiem), kas bija 3D drukāts printeris.
Pārbaudei ASV militārie spēki no titāna, izmantojot tiešu slāņa slāņa saķepināšanu, iespieda kronšteinu motora piestiprināšanai pie rototora spārna. Tajā pašā laikā uz pašas kronšteina tika uzstādīts deformācijas mērītājs, kas paredzēts, lai reģistrētu detaļas iespējamo deformāciju. Katrs no diviem Osprey MV-22 rototora dzinējiem ir piestiprināts pie spārna, izmantojot četrus šādus kronšteinus. Tajā pašā laikā pirmā rototora testa lidojuma laikā, kas notika 2016. gada 1. augustā, uz tā tika uzstādīts tikai viens kronšteins, kas izdrukāts uz 3D printera. Iepriekš tika ziņots, ka uz rototora tika uzstādīti arī trīsdimensiju drukāšanas metodi izdrukātie mežģīņu stiprinājumi.
Rototorim drukāto detaļu izstrādi veica ASV Jūras spēku aviācijas kaujas operāciju centrs, kas atrodas Makgvaira-Diks-Leikersta kopīgajā bāzē Ņūdžersijā. Osprey MV-22 lidojuma testi ar drukātām detaļām tika veikti ASV jūras kara flotes Patxent River bāzē, militāristi testus atzina par pilnīgi veiksmīgiem. Amerikas armija uzskata, ka, pateicoties plaši izplatītajai trīsdimensiju drukas ieviešanai, tehnoloģijas nākotnē spēs ātri un salīdzinoši lēti izgatavot pārveidotāju rezerves daļas. Šajā gadījumā nepieciešamo informāciju var izdrukāt tieši uz kuģiem. Turklāt drukātās detaļas var mainīt, lai uzlabotu borta mezglu un sistēmu darbību.
Titāna apdrukāta motora stiprinājuma kronšteins
ASV armija pirms dažiem gadiem interesējās par 3D drukāšanas tehnoloģijām, taču vēl nesen 3D printeru funkcionalitāte nebija pietiekami plaša, lai to varētu regulāri izmantot, lai izveidotu diezgan sarežģītas detaļas. Rototora detaļas tika izveidotas, izmantojot 3D printeri. Daļa tiek veidota pakāpeniski slāņos. Katrus trīs titāna putekļu slāņus savieno ar lāzeru, šo procesu atkārto tik ilgi, cik nepieciešams, lai iegūtu vēlamo formu. Pēc pabeigšanas pārpalikums tiek nogriezts no daļas; iegūtais elements ir pilnībā gatavs lietošanai. Tā kā testi tika veiksmīgi pabeigti, amerikāņu armija ar to neapstāsies, viņi gatavojas uzbūvēt vēl 6 svarīgākus rotora konstrukcijas elementus, no kuriem puse būs arī titāna, bet otra - tērauda.
3D drukāšana Krievijā un visā pasaulē
Neskatoties uz to, ka printera tipa produkcija tika veiksmīgi ieviesta ASV un Krievijā pirms vairākiem gadiem, militārā aprīkojuma elementu izveide tiek pabeigta un pārbaudīta. Pirmkārt, tas ir saistīts ar ļoti augstajām prasībām visiem militārajiem izstrādājumiem, galvenokārt attiecībā uz uzticamību un izturību. Tomēr amerikāņi nav vieni, kas progresē šajā jomā. Krievijas dizaineri jau otro gadu pēc kārtas ražo detaļas izstrādātajām triecienšautenēm un pistolēm, izmantojot 3D drukāšanas tehnoloģiju. Jaunās tehnoloģijas ietaupa vērtīgo zīmēšanas laiku. Un šādu detaļu ieviešana straumē var nodrošināt ātru nomaiņu uz lauka, remonta bataljonos, jo nebūs jāgaida rezerves daļas no rūpnīcas tām pašām tvertnēm vai bezpilota lidaparātiem.
Zemūdenēm militārie 3D printeri būs vienkārši zelta vērti, jo autonomas tālsatiksmes navigācijas gadījumā detaļu aizstāšana ar zemūdenēm dos zemūdenei gandrīz neizsmeļamu resursu. Līdzīga situācija vērojama ar kuģiem, kas dodas tālos reisos, un ledlaužiem. Lielākā daļa šo kuģu tuvākajā laikā saņems bezpilota lidaparātus, kuriem galu galā būs nepieciešams remonts vai pilnīga nomaiņa. Ja uz kuģa parādās 3D printeris, kas ļaus ātri izdrukāt rezerves daļas, tad pēc dažām stundām aprīkojumu var atkal izmantot. Operāciju īslaicīguma un militāro operāciju teātra lielās mobilitātes apstākļos atsevišķu detaļu, mezglu un mehānismu lokāla montāža tieši uz vietas ļaus saglabāt augstu atbalsta vienību efektivitātes līmeni.
Osprey MV-22
Kamēr ASV armija laiž klajā savus kabrioletu lidmašīnas, Krievijas Armata tvertnes ražotāji Uralvagonzavodā jau otro gadu izmanto rūpniecisko printeri. Ar tās palīdzību tiek ražotas bruņumašīnu detaļas, kā arī civilie izstrādājumi. Bet līdz šim šādas detaļas tiek izmantotas tikai prototipiem, piemēram, tās tika izmantotas Armata tvertnes izveidē un tās testos. Koncernā Kalašņikovs, kā arī TsNIITOCHMASH pēc Krievijas armijas pasūtījuma dizaineri, izmantojot 3D printerus, no metāla un polimēru mikroshēmām izgatavo dažādas kājnieku ieroču daļas. Shipunova vārdā nosauktais Tula instrumentu dizaina birojs, slavenais CPB, kas pazīstams ar bagātīgu saražoto ieroču sortimentu: no pistoles līdz augstas precizitātes raķetēm, neatpaliek no tiem. Piemēram, daudzsološa pistole un ADS uzbrukuma šautene, kas paredzēta AK74M un APS speciālo spēku aizstāšanai, ir salikta no augstas stiprības plastmasas detaļām, kas tiek drukātas uz printera. Dažiem militāriem izstrādājumiem CPB jau ir spējusi izveidot veidnes; pašlaik tiek izstrādāta izstrādājumu sērijveida montāža.
Apstākļos, kad pasaulē tiek novērota jauna bruņošanās sacensība, jauna veida ieroču izlaišanas laiks kļūst svarīgs. Piemēram, bruņumašīnās parasti tikai viena modeļa izveides process un tā pārvietošana no rasējumiem uz prototipu parasti ilgst gadu vai divus. Izstrādājot zemūdenes, šis periods jau ir 2 reizes garāks. "3D drukāšanas tehnoloģija samazinās laika periodu vairākas reizes līdz vairākiem mēnešiem," atzīmē Aleksejs Kondratjevs, jūras kara jomas eksperts. - Dizaineri, veidojot 3D modeli datorā, varēs ietaupīt laiku zīmējumos un nekavējoties izgatavot vēlamās daļas prototipu. Ļoti bieži detaļas tiek pārstrādātas, ņemot vērā veiktos testus un pārskatīšanas procesā. Šajā gadījumā jūs varat atbrīvot detaļu vietā montāžu un pārbaudīt visas mehāniskās īpašības, kā detaļas mijiedarbojas viena ar otru. Visbeidzot, prototipēšanas laiks ļaus dizaineriem samazināt kopējo laiku, līdz pirmajam gatavam paraugam jāiet testēšanas stadijā. Mūsdienās jaunas paaudzes kodolzemūdenes izveide prasa apmēram 15-20 gadus: no skices līdz pēdējai skrūvei montāžas laikā. Turpinot attīstīt rūpniecisko trīsdimensiju drukāšanu un šādā veidā uzsākot detaļu masveida ražošanu, laika posmu var samazināt vismaz par 1,5-2 reizes."
Pēc ekspertu domām, modernās tehnoloģijas tagad ir viena līdz divu gadu attālumā no titāna detaļu masveida ražošanas 3D printeros. Var droši teikt, ka līdz 2020. gada beigām militāri rūpnieciskā kompleksa uzņēmumos militārie pārstāvji pieņems aprīkojumu, kas tiks salikts par 30–50%, izmantojot 3D drukāšanas tehnoloģijas. Tajā pašā laikā zinātniekiem vislielākā nozīme ir keramikas detaļu izveidei uz 3D printera, kas izceļas ar augstu izturību, vieglumu un siltumizolācijas īpašībām. Šis materiāls ir ļoti plaši izmantots kosmosa un aviācijas nozarē, taču to var izmantot pat lielākos apjomos. Piemēram, keramikas dzinēja izveide 3D printerī paver horizontu hiperskaņu lidmašīnu radīšanai. Ar šādu dzinēju pasažieru lidmašīna varētu lidot no Vladivostokas uz Berlīni pāris stundu laikā.
Tiek ziņots arī, ka amerikāņu zinātnieki ir izgudrojuši sveķu formulu, kas īpaši paredzēta drukāšanai 3D printeros. Šīs formulas vērtība ir no tās iegūto materiālu augsta izturība. Piemēram, šāds materiāls var izturēt kritiskās temperatūras, kas pārsniedz 1700 grādus pēc Celsija, kas ir desmit reizes augstāka nekā daudzu mūsdienu materiālu pretestība. Stephanie Tompkins, zinātnes direktore uzlabotas aizsardzības izpētes jomā, lēš, ka jauniem materiāliem, kas radīti, izmantojot 3D printerus, būs unikālas īpašības un īpašības, kas vēl nav redzētas. Pateicoties jaunajai tehnoloģijai, Tompkinss saka, ka mēs varēsim ražot izturīgu detaļu, kas ir gan viegla, gan milzīga. Zinātnieki uzskata, ka keramikas detaļu ražošana uz 3D printera nozīmēs zinātnisku sasniegumu, tostarp civilo izstrādājumu ražošanā.
Pirmais krievu 3D satelīts
Pašlaik 3D drukāšanas tehnoloģija jau veiksmīgi ražo detaļas tieši kosmosa stacijās. Bet vietējie eksperti nolēma iet vēl tālāk, viņi nekavējoties nolēma izveidot mikrosatelītu, izmantojot 3D printeri. Raķešu un kosmosa korporācija Energia ir izveidojusi satelītu, kura korpuss, kronšteins un vairākas citas daļas tika izdrukātas 3D formātā. Vienlaikus būtisks precizējums ir tas, ka mikrosatelītu izveidoja Energia inženieri kopā ar Tomskas Politehniskās universitātes (TPU) studentiem. Pirmais printera satelīts saņēma pilnu nosaukumu "Tomsk-TPU-120" (skaitlis 120 nosaukumā par godu universitātes 120. gadadienai, kas tika atzīmēta 2016. gada maijā). Tas tika veiksmīgi palaists kosmosā 2016. gada pavasarī kopā ar kosmosa kuģi Progress MS-02, pavadonis tika nogādāts SKS un pēc tam palaists kosmosā. Šī ierīce ir pasaulē pirmais un vienīgais 3D satelīts.
TPU studentu radītais satelīts pieder nanosatellītu klasei (CubSat). Tam ir šādi izmēri 300x100x100 mm. Šis satelīts bija pirmais kosmosa kuģis pasaulē, kuram bija 3D drukāts korpuss. Nākotnē šī tehnoloģija var kļūt par īstu izrāvienu mazu satelītu radīšanā, kā arī padarīt to izmantošanu pieejamāku un plašāku. Kosmosa kuģa dizains tika izstrādāts TPU Zinātnes un izglītības centrā "Modernās ražošanas tehnoloģijas". Materiālus, no kuriem tika izgatavots satelīts, izveidoja zinātnieki no Tomskas Politehniskās universitātes un Krievijas Zinātņu akadēmijas Sibīrijas nodaļas Stiprības fizikas un materiālu zinātnes institūta. Satelīta galvenais mērķis bija pārbaudīt kosmosa materiālu zinātnes jaunās tehnoloģijas; tas palīdzēs krievu zinātniekiem pārbaudīt vairākus Tomskas universitātes un tās partneru sasniegumus.
Kā ziņo universitātes preses dienests, nanosatelītu Tomsk-TPU-120 palaišanu bija plānots veikt kosmosa gājiena laikā no ISS. Satelīts ir diezgan kompakts, bet tajā pašā laikā pilnvērtīgs kosmosa kuģis, kas aprīkots ar baterijām, saules paneļiem, borta radioiekārtām un citām ierīcēm. Bet tā galvenā iezīme bija tā, ka tā korpuss tika izdrukāts 3D formātā.
Dažādi nanosatelīta sensori reģistrēs temperatūru uz kuģa, uz baterijām un dēļiem un elektronisko komponentu parametrus. Visa šī informācija pēc tam tiks pārsūtīta uz Zemi tiešsaistē. Pamatojoties uz šo informāciju, Krievijas zinātnieki varēs analizēt satelīta materiālu stāvokli un izlemt, vai viņi tos turpmāk izmantos kosmosa kuģu izstrādē un būvniecībā. Jāatzīmē, ka svarīgs mazo kosmosa kuģu attīstības aspekts ir arī jaunu darbinieku apmācība nozarei. Mūsdienās Tomskas Politehniskās universitātes studenti un pasniedzēji ar savām rokām izstrādā, ražo un uzlabo visu veidu mazu kosmosa kuģu konstrukcijas, vienlaikus iegūstot ne tikai augstas kvalitātes pamatzināšanas, bet arī nepieciešamās praktiskās iemaņas. Tas padara šīs izglītības iestādes absolventus par unikāliem speciālistiem nākotnē.
Krievijas zinātnieku un nozares pārstāvju nākotnes plānos ietilpst universitāšu satelītu pulka izveidošana. “Šodien mēs runājam par nepieciešamību motivēt mūsu skolēnus pētīt visu, kas vienā vai otrā veidā ir saistīts ar telpu - tā var būt enerģija, materiāli un jaunas paaudzes dzinēju radīšana utt. Mēs iepriekš apspriedām, ka interese par kosmosu valstī ir nedaudz izbalējusi, taču to var atjaunot. Lai to izdarītu, ir jāsāk pat ne no studenta soliņa, bet no skolas. Tā mēs esam uzsākuši CubeSat - mazo satelītu - attīstības un ražošanas ceļu”, - atzīmē Tomskas Politehniskā institūta preses dienests, atsaucoties uz šīs augstskolas rektoru Pēteri Čubiku.
