All'inizio di agosto 2016, la Marina degli Stati Uniti ha testato con successo il convertiplano Osprey MV-22. Questo aereo in sé non è insolito. Il veicolo birotore è stato a lungo in servizio con la Marina americana (è entrato in servizio nella seconda metà degli anni '80), ma per la prima volta nella storia sono state installate parti critiche su un convertiplano (sicurezza in volo dipende direttamente da loro), che erano stampanti stampate in 3D.
Per i test, l'esercito americano ha stampato una staffa per collegare il motore all'ala del convertiplano in titanio utilizzando la sinterizzazione laser diretta strato per strato. Allo stesso tempo, sulla staffa stessa è stato montato un estensimetro, atto a registrare una possibile deformazione del pezzo. Ciascuno dei due motori del convertiplano Osprey MV-22 è fissato all'ala utilizzando quattro di questi supporti. Allo stesso tempo, al momento del primo volo di prova del convertiplano, avvenuto il 1 agosto 2016, su di esso era installata solo una staffa, stampata su una stampante 3D. In precedenza è stato riferito che i supporti della navicella stampati con il metodo della stampa tridimensionale erano installati anche sul tiltrotor.
Lo sviluppo delle parti stampate per il convertiplano è stato effettuato dall'US Navy Aviation Combat Operations Center situato presso la McGuire-Dix-Lakehurst Joint Base nel New Jersey. I test di volo dell'Osprey MV-22 con parti stampate sono stati effettuati presso la base della US Navy Patxent River, i test sono stati riconosciuti dai militari come completamente riusciti. L'esercito americano ritiene che, grazie alla diffusa introduzione della stampa tridimensionale, la tecnologia in futuro sarà in grado di produrre pezzi di ricambio per trasformatori in modo rapido e relativamente economico. In questo caso, i dettagli necessari possono essere stampati direttamente sulle navi. Inoltre, le parti stampate possono poi essere modificate per migliorare le prestazioni degli assiemi e dei sistemi di bordo.
Staffa di montaggio del motore stampata in titanio
L'esercito americano era interessato alle tecnologie di stampa 3D alcuni anni fa, ma fino a poco tempo fa la funzionalità delle stampanti 3D non era abbastanza ampia da essere utilizzata di routine per costruire parti abbastanza complesse. Le parti per il convertiplano sono state create utilizzando una stampante 3D additiva. La parte viene realizzata gradualmente a strati. Ogni tre strati di polvere di titanio vengono incollati con un laser, questo processo viene ripetuto per il tempo necessario per ottenere la forma desiderata. Dopo il completamento, l'eccesso viene tagliato dalla parte; l'elemento risultante è completamente pronto per l'uso. Poiché i test sono stati completati con successo, l'esercito americano non si fermerà qui, costruirà altri 6 elementi strutturali importanti del convertiplano, metà dei quali sarà anche in titanio e l'altro in acciaio.
Stampa 3D in Russia e nel mondo
Nonostante il fatto che il tipo di produzione della stampante sia stato implementato con successo negli Stati Uniti e in Russia diversi anni fa, la creazione di elementi per attrezzature militari è in fase di finalizzazione e test. Innanzitutto, ciò è dovuto ai requisiti molto elevati per tutti i prodotti militari, principalmente in termini di affidabilità e durata. Tuttavia, gli americani non sono i soli a fare progressi in questo settore. Per il secondo anno consecutivo, i designer russi hanno prodotto parti per fucili e pistole d'assalto sviluppati utilizzando la tecnologia di stampa 3D. Le nuove tecnologie consentono di risparmiare tempo prezioso di disegno. E mettere in funzione tali parti può fornire una rapida sostituzione sul campo, nei battaglioni di riparazione, poiché non sarà necessario attendere i pezzi di ricambio dalla fabbrica per gli stessi carri armati o veicoli aerei senza equipaggio.
Per i sottomarini, le stampanti 3D militari varranno semplicemente il loro peso in oro, poiché in caso di navigazione autonoma a lunga distanza, la sostituzione di parti da parte dei sottomarini stessi darà al sottomarino una risorsa quasi inesauribile. Una situazione simile si osserva con le navi che intraprendono lunghi viaggi e rompighiaccio. La maggior parte di queste navi riceverà droni in un futuro molto prossimo, che alla fine richiederanno la riparazione o la sostituzione completa. Se sulla nave appare una stampante 3D, che consentirà di stampare rapidamente i pezzi di ricambio, in poche ore l'attrezzatura potrà essere nuovamente utilizzata. Nelle condizioni della transitorietà delle operazioni e dell'elevata mobilità del teatro delle operazioni militari, l'assemblaggio locale di alcune parti, assemblee e meccanismi direttamente sul posto consentirà di mantenere un alto livello di efficienza delle unità di supporto.
Osprey MV-22
Mentre le forze armate statunitensi stanno lanciando i loro convertiplani, i produttori russi del carro armato Armata utilizzano già dal secondo anno una stampante industriale a Uralvagonzavod. Con il suo aiuto vengono prodotte parti per veicoli corazzati e prodotti civili. Ma finora, tali parti sono utilizzate solo per i prototipi, ad esempio sono state utilizzate nella creazione del carro armato Armata e nei suoi test. Al Kalashnikov Concern, così come al TsNIITOCHMASH, per ordine dell'esercito russo, i designer realizzano varie parti di armi leggere da chip di metallo e polimeri utilizzando stampanti 3D. Il Tula Instrument Design Bureau intitolato a Shipunov, il famoso CPB, noto per un ricco assortimento di armi fabbricate: dalle pistole ai missili ad alta precisione, non è rimasto indietro. Ad esempio, una promettente pistola e un fucile d'assalto ADS, destinato a sostituire le forze speciali AK74M e APS, sono assemblati da parti in plastica ad alta resistenza stampate su una stampante. Per alcuni prodotti militari, il CPB è già stato in grado di creare stampi; attualmente è in corso l'assemblaggio in serie dei prodotti.
Nelle condizioni in cui si osserva una nuova corsa agli armamenti nel mondo, la tempistica del rilascio di nuovi tipi di armi diventa importante. Ad esempio, nei veicoli blindati, solo il processo di creazione di un modello e di trasferimento dai disegni a un prototipo richiede solitamente un anno o due. Quando si sviluppano sottomarini, questo periodo è già 2 volte più lungo. "La tecnologia di stampa 3D ridurrà il periodo di tempo da diverse volte a diversi mesi", osserva Alexey Kondratyev, un esperto nel campo della marina. - I progettisti potranno risparmiare tempo sui disegni durante la progettazione di un modello 3D su un computer e realizzare immediatamente un prototipo della parte desiderata. Molto spesso le parti vengono rielaborate tenendo conto dei test effettuati e in fase di revisione. In questo caso è possibile rilasciare l'assieme al posto della parte e verificare tutte le caratteristiche meccaniche, come le parti interagiscono tra loro. In definitiva, i tempi della prototipazione consentiranno ai progettisti di ridurre il tempo totale necessario affinché il primo campione finito entri nella fase di test. Oggi ci vogliono circa 15-20 anni per creare un sottomarino nucleare di nuova generazione: dallo schizzo all'ultima vite durante il montaggio. Con l'ulteriore sviluppo della stampa tridimensionale industriale e il lancio della produzione di massa di parti in questo modo, il lasso di tempo può essere ridotto di almeno 1,5-2 volte."
Secondo gli esperti, le moderne tecnologie sono ormai a uno o due anni di distanza dalla produzione di massa di parti in titanio su stampanti 3D. È sicuro affermare che entro la fine del 2020, i rappresentanti militari presso le imprese del complesso militare-industriale accetteranno apparecchiature che saranno assemblate del 30-50% utilizzando tecnologie di stampa 3D. Allo stesso tempo, la più grande importanza per gli scienziati è la creazione di parti in ceramica su una stampante 3D, che si distinguono per l'elevata resistenza, la leggerezza e le proprietà di schermatura del calore. Questo materiale è molto utilizzato nell'industria spaziale e aeronautica, ma può essere utilizzato in volumi ancora maggiori. Ad esempio, la creazione di un motore ceramico su una stampante 3D apre l'orizzonte per la creazione di velivoli ipersonici. Con un motore del genere, un aereo passeggeri potrebbe volare da Vladivostok a Berlino in un paio d'ore.
È stato anche riferito che gli scienziati americani hanno inventato una formula di resina specifica per la stampa con stampanti 3D. Il valore di questa formula risiede nell'elevata resistenza dei materiali da essa ottenuti. Ad esempio, un tale materiale può resistere a temperature critiche che superano i 1700 gradi Celsius, che è dieci volte superiore alla resistenza di molti materiali moderni. Stephanie Tompkins, direttore della scienza per la ricerca sulla difesa avanzata, stima che i nuovi materiali creati con le stampanti 3D avranno combinazioni uniche di caratteristiche e proprietà mai viste prima. Grazie alla nuova tecnologia, Tompkins afferma che saremo in grado di produrre una parte durevole, leggera ed enorme. Gli scienziati ritengono che la produzione di parti in ceramica su una stampante 3D significherà una svolta scientifica, anche nella produzione di prodotti civili.
Il primo satellite 3D russo
Attualmente, la tecnologia di stampa 3D sta già producendo con successo parti direttamente a bordo delle stazioni spaziali. Ma gli esperti nazionali hanno deciso di andare ancora oltre, hanno immediatamente deciso di creare un microsatellite utilizzando una stampante 3D. La Rocket and Space Corporation Energia ha creato un satellite, il corpo, la staffa e una serie di altre parti stampate in 3D. Allo stesso tempo, un'importante precisazione è che il microsatellite è stato creato dagli ingegneri di Energia insieme agli studenti della Tomsk Polytechnic University (TPU). Il primo satellite stampante ha ricevuto il nome completo "Tomsk-TPU-120" (il numero 120 nel nome in onore del 120 ° anniversario dell'università, celebrato a maggio 2016). È stato lanciato con successo nello spazio nella primavera del 2016 insieme alla navicella spaziale Progress MS-02, il satellite è stato consegnato alla ISS e quindi lanciato nello spazio. Questa unità è il primo e unico satellite 3D al mondo.
Il satellite realizzato dagli studenti TPU appartiene alla classe dei nanosatelliti (CubSat). Ha le seguenti dimensioni 300x100x100 mm. Questo satellite è stato il primo veicolo spaziale al mondo ad avere un corpo stampato in 3D. In futuro, questa tecnologia potrebbe diventare una vera svolta nella realizzazione di piccoli satelliti, oltre a rendere il loro utilizzo più accessibile e diffuso. Il design del veicolo spaziale è stato sviluppato presso il Centro scientifico ed educativo TPU "Modern Production Technologies". I materiali con cui è stato realizzato il satellite sono stati creati da scienziati dell'Università politecnica di Tomsk e dell'Istituto di fisica della forza e scienza dei materiali del ramo siberiano dell'Accademia delle scienze russa. Lo scopo principale del satellite era testare nuove tecnologie della scienza dei materiali spaziali; aiuterà gli scienziati russi a testare diversi sviluppi dell'università di Tomsk e dei suoi partner.
Secondo il servizio stampa dell'università, il lancio del nanosatellite Tomsk-TPU-120 doveva essere effettuato durante la passeggiata spaziale dalla ISS. Il satellite è un veicolo spaziale abbastanza compatto, ma allo stesso tempo a tutti gli effetti, dotato di batterie, pannelli solari, apparecchiature radio di bordo e altri dispositivi. Ma la sua caratteristica principale era che il suo corpo era stampato in 3D.
Vari sensori del nanosatellite registreranno la temperatura a bordo, su batterie e schede, ei parametri dei componenti elettronici. Tutte queste informazioni verranno quindi trasmesse alla Terra online. Sulla base di queste informazioni, gli scienziati russi saranno in grado di analizzare lo stato dei materiali satellitari e decidere se li utilizzeranno nello sviluppo e nella costruzione di veicoli spaziali in futuro. Va notato che un aspetto importante dello sviluppo di piccoli veicoli spaziali è anche la formazione di nuovo personale per l'industria. Oggi, studenti e insegnanti dell'Università Politecnica di Tomsk, con le proprie mani, sviluppano, producono e migliorano i progetti di tutti i tipi di piccoli veicoli spaziali, acquisendo non solo conoscenze fondamentali di alta qualità, ma anche le necessarie abilità pratiche. Questo è ciò che rende i laureati di questa istituzione educativa specialisti unici in futuro.
I piani futuri degli scienziati russi e dei rappresentanti dell'industria includono la creazione di uno sciame di satelliti universitari. “Oggi parliamo della necessità di motivare i nostri studenti a studiare tutto ciò che, in un modo o nell'altro, è collegato allo spazio: può essere energia, materiali e creazione di motori di nuova generazione, ecc. Abbiamo discusso in precedenza che l'interesse per lo spazio nel paese è in qualche modo sbiadito, ma può essere rianimato. Per fare ciò è necessario partire non anche dal banco di uno studente, ma da quello della scuola. Pertanto, abbiamo intrapreso il percorso di sviluppo e produzione di CubeSat - piccoli satelliti”, - osserva il servizio stampa del Tomsk Polytechnic Institute con riferimento al rettore di questo istituto di istruzione superiore, Peter Chubik.
