ในต้นเดือนสิงหาคม 2559 กองทัพเรือสหรัฐฯ ประสบความสำเร็จในการทดสอบใบพัดเอียง Osprey MV-22 เครื่องบินลำนี้เองก็ไม่ธรรมดา ยานยนต์ใบพัดคู่นี้เข้าประจำการกับกองทัพเรือสหรัฐฯ มาเป็นเวลานานแล้ว (เริ่มให้บริการในช่วงครึ่งหลังของทศวรรษ 1980) แต่เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่มีการติดตั้งชิ้นส่วนที่สำคัญบนตัวหมุนเอียง (ความปลอดภัยในการบิน) ขึ้นอยู่กับพวกเขาโดยตรง) ซึ่งเป็นเครื่องพิมพ์ 3 มิติ
สำหรับการทดสอบ กองทัพสหรัฐฯ ได้พิมพ์ฉากยึดสำหรับติดเครื่องยนต์เข้ากับปีกของตัวปรับเอียงจากไททาเนียมโดยใช้การเผาผนึกด้วยเลเซอร์โดยตรงทีละชั้น ในเวลาเดียวกัน มีการติดตั้งสเตรนเกจบนโครงยึด ซึ่งออกแบบมาเพื่อลงทะเบียนการเสียรูปที่เป็นไปได้ของชิ้นส่วน เครื่องยนต์ทั้งสองเครื่องของ Osprey MV-22 เอียงขึ้นกับปีกโดยใช้วงเล็บสี่ตัวดังกล่าว ในเวลาเดียวกัน ในช่วงเวลาของการบินทดสอบครั้งแรกของตัวเอียงซึ่งเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 1 สิงหาคม 2016 มีการติดตั้งเพียงวงเล็บเดียวเท่านั้นที่พิมพ์บนเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ก่อนหน้านี้มีรายงานว่ามีการติดตั้ง nacelle mounts ที่พิมพ์โดยวิธีการพิมพ์สามมิติบนตัวเอียงด้วย
การพัฒนาชิ้นส่วนที่พิมพ์สำหรับเครื่องปรับเอียงได้ดำเนินการโดยศูนย์ปฏิบัติการรบด้านการบินของกองทัพเรือสหรัฐฯ ซึ่งตั้งอยู่ที่ฐานร่วม McGuire-Dix-Lakehurst ในรัฐนิวเจอร์ซีย์ การทดสอบการบินของ Osprey MV-22 พร้อมชิ้นส่วนที่พิมพ์ได้ดำเนินการที่ฐานทัพเรือ Patxent ของกองทัพเรือสหรัฐฯ การทดสอบได้รับการยอมรับจากกองทัพว่าประสบความสำเร็จอย่างสมบูรณ์ กองทัพอเมริกันเชื่อว่าด้วยการเปิดตัวการพิมพ์สามมิติอย่างแพร่หลาย เทคโนโลยีในอนาคตจะสามารถผลิตชิ้นส่วนอะไหล่สำหรับคอนเวอร์เตอร์ได้อย่างรวดเร็วและค่อนข้างถูก ในกรณีนี้ รายละเอียดที่จำเป็นสามารถพิมพ์ลงบนเรือได้โดยตรง นอกจากนี้ ชิ้นส่วนที่พิมพ์สามารถปรับเปลี่ยนได้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของส่วนประกอบและระบบออนบอร์ด
แท่นยึดมอเตอร์พิมพ์ไททาเนียม
กองทัพสหรัฐมีความสนใจในเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ฟังก์ชันการทำงานของเครื่องพิมพ์ 3 มิติยังไม่กว้างพอที่จะใช้เป็นประจำเพื่อสร้างชิ้นส่วนที่ค่อนข้างซับซ้อน ชิ้นส่วนสำหรับตัวเอียงถูกสร้างขึ้นโดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบเติมแต่ง ชิ้นงานค่อยๆ ทำเป็นชั้นๆ ฝุ่นไททาเนียมทุกๆ 3 ชั้นจะถูกเชื่อมเข้าด้วยกันด้วยเลเซอร์ กระบวนการนี้จะทำซ้ำตราบเท่าที่จำเป็นเพื่อให้ได้รูปร่างที่ต้องการ หลังจากเสร็จสิ้นแล้วส่วนเกินจะถูกตัดออกจากส่วนนั้น องค์ประกอบที่เป็นผลลัพธ์นั้นพร้อมใช้งานอย่างสมบูรณ์ เนื่องจากการทดสอบเสร็จสมบูรณ์ กองทัพอเมริกันจะไม่หยุดเพียงแค่นั้น พวกเขากำลังจะสร้างองค์ประกอบโครงสร้างที่สำคัญกว่า 6 อย่างของตัวหมุนเอียง ซึ่งครึ่งหนึ่งจะเป็นไททาเนียมด้วย และอีกส่วนหนึ่งเป็นเหล็ก
การพิมพ์ 3 มิติในรัสเซียและทั่วโลก
แม้ว่าการผลิตเครื่องพิมพ์จะประสบความสำเร็จในสหรัฐอเมริกาและรัสเซียเมื่อหลายปีก่อน แต่การสร้างองค์ประกอบสำหรับอุปกรณ์ทางทหารนั้นอยู่ในขั้นตอนของการสรุปผลและทดสอบ ประการแรก นี่เป็นเพราะความต้องการที่สูงมากสำหรับผลิตภัณฑ์ทางทหารทั้งหมด ส่วนใหญ่ในแง่ของความน่าเชื่อถือและความทนทานอย่างไรก็ตาม ชาวอเมริกันไม่ได้อยู่คนเดียวในความก้าวหน้าในด้านนี้ เป็นปีที่สองติดต่อกันที่นักออกแบบชาวรัสเซียได้ผลิตชิ้นส่วนสำหรับปืนไรเฟิลจู่โจมและปืนพกที่พัฒนาแล้วโดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ เทคโนโลยีใหม่ช่วยประหยัดเวลาในการวาดอันมีค่า และการวางชิ้นส่วนดังกล่าวในกระแสน้ำสามารถทดแทนได้อย่างรวดเร็วในสนาม ในกองพันซ่อม เนื่องจากไม่จำเป็นต้องรออะไหล่จากโรงงานสำหรับรถถังเดียวกันหรืออากาศยานไร้คนขับ
สำหรับเรือดำน้ำ เครื่องพิมพ์ 3 มิติทางการทหารจะคุ้มกับน้ำหนักของทองคำ เนื่องจากในกรณีของการนำทางทางไกลแบบอัตโนมัติ การเปลี่ยนชิ้นส่วนโดยเรือดำน้ำเองจะทำให้เรือดำน้ำมีทรัพยากรที่แทบจะไม่มีวันหมด สถานการณ์ที่คล้ายคลึงกันนี้สังเกตได้จากเรือที่กำลังเดินทางไกลและเรือตัดน้ำแข็ง เรือเหล่านี้ส่วนใหญ่จะได้รับโดรนในอนาคตอันใกล้นี้ ซึ่งในที่สุดจะต้องมีการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนใหม่ทั้งหมด หากเครื่องพิมพ์ 3D ปรากฏบนเรือ ซึ่งจะทำให้สามารถพิมพ์ชิ้นส่วนอะไหล่ได้อย่างรวดเร็ว จากนั้นอุปกรณ์จะสามารถใช้งานได้อีกครั้งในอีกไม่กี่ชั่วโมง ในเงื่อนไขของการปฏิบัติการที่ไม่ยั่งยืนและความคล่องตัวสูงของโรงละครแห่งการปฏิบัติการทางทหารการชุมนุมในท้องถิ่นของชิ้นส่วนส่วนประกอบและกลไกในทันทีจะช่วยให้สามารถรักษาหน่วยสนับสนุนในระดับสูงได้
ออสเพรย์ MV-22
ในขณะที่กองทัพสหรัฐกำลังเปิดตัวเครื่องบินดัดแปลงของพวกเขา ผู้ผลิตรถถัง Armata ของรัสเซียได้ใช้เครื่องพิมพ์อุตสาหกรรมที่ Uralvagonzavod เป็นปีที่สองแล้ว ด้วยความช่วยเหลือในการผลิตชิ้นส่วนสำหรับรถหุ้มเกราะรวมถึงผลิตภัณฑ์พลเรือน แต่จนถึงตอนนี้ ชิ้นส่วนดังกล่าวใช้สำหรับต้นแบบเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ถูกใช้ในการสร้างรถถัง Armata และการทดสอบ ที่ Kalashnikov Concern เช่นเดียวกับที่ TsNIITOCHMASH ตามคำสั่งของกองทัพรัสเซีย นักออกแบบสร้างชิ้นส่วนต่างๆ ของอาวุธขนาดเล็กจากโลหะและชิปโพลีเมอร์โดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ สำนักออกแบบเครื่องมือ Tula ตั้งชื่อตาม Shipunov ซึ่งเป็น CPB ที่มีชื่อเสียง ซึ่งขึ้นชื่อเรื่องอาวุธที่ผลิตขึ้นอย่างหลากหลาย ตั้งแต่ปืนพกไปจนถึงขีปนาวุธที่มีความแม่นยำสูง ไม่ล้าหลัง ตัวอย่างเช่น ปืนพกและปืนไรเฟิลจู่โจม ADS ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อแทนที่กองกำลังพิเศษ AK74M และ APS ประกอบขึ้นจากชิ้นส่วนพลาสติกความแข็งแรงสูงที่พิมพ์บนเครื่องพิมพ์ สำหรับผลิตภัณฑ์ทางการทหารบางอย่าง กปปส. สามารถสร้างแม่พิมพ์ได้แล้ว ขณะนี้อยู่ระหว่างดำเนินการประกอบผลิตภัณฑ์แบบต่อเนื่อง
ในสภาวะที่มีการสังเกตการแข่งขันทางอาวุธใหม่ในโลก ช่วงเวลาของการเปิดตัวอาวุธประเภทใหม่มีความสำคัญ ตัวอย่างเช่น ในยานเกราะ กระบวนการสร้างแบบจำลองและถ่ายโอนจากภาพวาดไปยังต้นแบบมักใช้เวลาหนึ่งปีหรือสองปี เมื่อพัฒนาเรือดำน้ำระยะเวลานี้นานกว่า 2 เท่าแล้ว “เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติจะลดระยะเวลาลงหลายเท่าเหลือหลายเดือน” Alexey Kondratyev ผู้เชี่ยวชาญด้านกองทัพเรือกล่าว - นักออกแบบจะสามารถประหยัดเวลาในการวาดภาพเมื่อออกแบบโมเดล 3 มิติบนคอมพิวเตอร์ และสร้างต้นแบบของชิ้นส่วนที่ต้องการได้ทันที บ่อยครั้งที่ชิ้นส่วนต่างๆ ถูกทำใหม่โดยคำนึงถึงการทดสอบที่ดำเนินการและในกระบวนการแก้ไข ในกรณีนี้ คุณสามารถปลดชุดประกอบแทนชิ้นส่วน และตรวจสอบลักษณะทางกลทั้งหมด วิธีที่ชิ้นส่วนโต้ตอบกัน ในท้ายที่สุด ระยะเวลาของการสร้างต้นแบบจะช่วยให้นักออกแบบสามารถลดเวลาทั้งหมดสำหรับตัวอย่างที่เสร็จสิ้นชุดแรกเพื่อเข้าสู่ขั้นตอนการทดสอบ ทุกวันนี้ ใช้เวลาประมาณ 15-20 ปีในการสร้างเรือดำน้ำนิวเคลียร์เจเนอเรชันใหม่ ตั้งแต่แบบร่างไปจนถึงสกรูตัวสุดท้ายระหว่างการประกอบ ด้วยการพัฒนาต่อไปของการพิมพ์สามมิติเชิงอุตสาหกรรมและการเปิดตัวของการผลิตชิ้นส่วนในลักษณะนี้ กรอบเวลาจะลดลงอย่างน้อย 1.5-2 เท่า"
ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าขณะนี้เทคโนโลยีสมัยใหม่อยู่ห่างจากการผลิตชิ้นส่วนไทเทเนียมจำนวนมากบนเครื่องพิมพ์ 3 มิติ 1-2 ปีพูดได้อย่างปลอดภัยว่าภายในสิ้นปี 2020 ตัวแทนทางทหารในสถานประกอบการของคอมเพล็กซ์อุตสาหกรรมการทหารจะยอมรับอุปกรณ์ที่จะประกอบขึ้น 30-50% โดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ในขณะเดียวกัน สิ่งสำคัญที่สุดสำหรับนักวิทยาศาสตร์ก็คือการสร้างชิ้นส่วนเซรามิกบนเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งโดดเด่นด้วยคุณสมบัติความแข็งแรงสูง ความเบา และการป้องกันความร้อน วัสดุนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอวกาศและการบิน แต่สามารถใช้ได้ในปริมาณที่มากขึ้น ตัวอย่างเช่น การสร้างเครื่องยนต์เซรามิกบนเครื่องพิมพ์ 3 มิติเปิดโลกทัศน์สำหรับการสร้างเครื่องบินที่มีความเร็วเหนือเสียง ด้วยเครื่องยนต์ดังกล่าว เครื่องบินโดยสารสามารถบินจากวลาดิวอสต็อกไปยังเบอร์ลินได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง
มีรายงานด้วยว่านักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันได้คิดค้นสูตรเรซินสำหรับการพิมพ์ในเครื่องพิมพ์ 3 มิติโดยเฉพาะ ค่าของสูตรนี้อยู่ที่ความแข็งแรงสูงของวัสดุที่ได้จากสูตรนี้ ตัวอย่างเช่น วัสดุดังกล่าวสามารถทนต่ออุณหภูมิวิกฤตที่เกิน 1,700 องศาเซลเซียส ซึ่งสูงกว่าความต้านทานของวัสดุสมัยใหม่จำนวนมากถึงสิบเท่า สเตฟานี ทอมป์กินส์ ผู้อำนวยการฝ่ายวิทยาศาสตร์เพื่อการวิจัยการป้องกันขั้นสูง ประมาณการว่าวัสดุใหม่ที่สร้างด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติจะมีลักษณะเฉพาะและคุณสมบัติผสมผสานกันอย่างไม่เคยมีมาก่อน ด้วยเทคโนโลยีใหม่ Tompkins กล่าวว่าเราจะสามารถผลิตชิ้นส่วนที่ทนทานซึ่งทั้งน้ำหนักเบาและขนาดใหญ่ได้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการผลิตชิ้นส่วนเซรามิกบนเครื่องพิมพ์ 3 มิติจะหมายถึงความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ รวมถึงในการผลิตผลิตภัณฑ์พลเรือน
ดาวเทียม 3 มิติรัสเซียลำแรก
ปัจจุบันเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติประสบความสำเร็จในการผลิตชิ้นส่วนโดยตรงบนสถานีอวกาศ แต่ผู้เชี่ยวชาญในประเทศตัดสินใจที่จะก้าวไปอีกขั้น พวกเขาตัดสินใจสร้างไมโครแซทเทิลไลท์โดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติในทันที บริษัท Rocket and Space Corporation Energia ได้สร้างดาวเทียม ลำตัว โครงยึด และส่วนอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งซึ่งพิมพ์ 3 มิติ ในเวลาเดียวกัน การชี้แจงที่สำคัญคือไมโครแซทเทลไลท์ถูกสร้างขึ้นโดยวิศวกรของ Energia ร่วมกับนักศึกษาของ Tomsk Polytechnic University (TPU) ดาวเทียมเครื่องพิมพ์เครื่องแรกได้รับชื่อเต็มว่า "Tomsk-TPU-120" (หมายเลข 120 ในชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่การครบรอบ 120 ปีของมหาวิทยาลัยซึ่งมีการเฉลิมฉลองในเดือนพฤษภาคม 2559) ประสบความสำเร็จในการปล่อยสู่อวกาศในฤดูใบไม้ผลิปี 2559 ร่วมกับยานอวกาศ Progress MS-02 ดาวเทียมถูกส่งไปยัง ISS แล้วปล่อยสู่อวกาศ หน่วยนี้เป็นดาวเทียม 3 มิติเครื่องแรกและรายเดียวของโลก
ดาวเทียมที่สร้างโดยนักเรียนของ TPU อยู่ในกลุ่มนาโนแซทเทลไลต์ (CubSat) มีขนาดดังต่อไปนี้ 300x100x100 mm. ดาวเทียมดวงนี้เป็นยานอวกาศลำแรกในโลกที่มีตัวพิมพ์ 3 มิติ ในอนาคต เทคโนโลยีนี้อาจกลายเป็นความก้าวหน้าที่แท้จริงในการสร้างดาวเทียมขนาดเล็ก รวมทั้งทำให้การใช้งานสามารถเข้าถึงได้และแพร่หลายมากขึ้น การออกแบบยานอวกาศได้รับการพัฒนาที่ศูนย์วิทยาศาสตร์และการศึกษาของ TPU "เทคโนโลยีการผลิตสมัยใหม่" วัสดุที่ใช้ทำดาวเทียมถูกสร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์จาก Tomsk Polytechnic University และ Institute of Strength Physics and Materials Science ของสาขาไซบีเรียนของ Russian Academy of Sciences วัตถุประสงค์หลักของดาวเทียมคือการทดสอบเทคโนโลยีใหม่ ๆ ของวิทยาศาสตร์วัสดุอวกาศ มันจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียทดสอบการพัฒนาหลายประการของมหาวิทยาลัย Tomsk และพันธมิตร
ตามบริการกดของมหาวิทยาลัย การเปิดตัว Tomsk-TPU-120 nanosatellite นั้นถูกวางแผนไว้ในระหว่างการเดินอวกาศจาก ISS ดาวเทียมมีขนาดกะทัดรัดพอสมควร แต่ในขณะเดียวกัน ยานอวกาศที่เต็มเปี่ยมไปด้วยแบตเตอรี่ แผงโซลาร์เซลล์ อุปกรณ์วิทยุออนบอร์ด และอุปกรณ์อื่นๆแต่คุณสมบัติหลักคือตัวของมันคือการพิมพ์ 3 มิติ
เซ็นเซอร์ต่างๆ ของนาโนแซทเทลไลท์จะบันทึกอุณหภูมิบนเครื่องบิน บนแบตเตอรี่และแผงวงจร และพารามิเตอร์ของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ข้อมูลทั้งหมดนี้จะถูกส่งไปยัง Earth ทางออนไลน์ จากข้อมูลนี้ นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียจะสามารถวิเคราะห์สถานะของวัสดุดาวเทียมและตัดสินใจว่าจะใช้วัสดุเหล่านี้ในการพัฒนาและสร้างยานอวกาศในอนาคตหรือไม่ ควรสังเกตว่าสิ่งสำคัญในการพัฒนายานอวกาศขนาดเล็กก็คือการฝึกอบรมบุคลากรใหม่สำหรับอุตสาหกรรม วันนี้ นักศึกษาและอาจารย์ของ Tomsk Polytechnic University ด้วยมือของพวกเขาเอง พัฒนา ผลิต และปรับปรุงการออกแบบยานอวกาศขนาดเล็กทุกประเภท ในขณะที่ได้รับความรู้พื้นฐานคุณภาพสูงไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงทักษะการปฏิบัติที่จำเป็นด้วย นี่คือสิ่งที่ทำให้ผู้สำเร็จการศึกษาจากสถาบันการศึกษาแห่งนี้เป็นผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทางในอนาคต
แผนการในอนาคตของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียและตัวแทนในอุตสาหกรรมนั้นรวมถึงการสร้างกลุ่มดาวเทียมของมหาวิทยาลัย “วันนี้เรากำลังพูดถึงความต้องการที่จะกระตุ้นให้นักเรียนของเราศึกษาทุกอย่างที่เกี่ยวข้องกับอวกาศไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง ไม่ว่าจะเป็นพลังงาน วัสดุ และการสร้างเครื่องยนต์รุ่นใหม่ เป็นต้น เราได้พูดคุยกันก่อนหน้านี้ว่าความสนใจในอวกาศในประเทศลดลงบ้าง แต่ก็สามารถฟื้นคืนชีพได้ ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องเริ่มไม่แม้แต่จากม้านั่งของนักเรียน แต่จากที่โรงเรียน ดังนั้นเราจึงเริ่มดำเนินการบนเส้นทางของการพัฒนาและการผลิต CubeSat - ดาวเทียมขนาดเล็ก” - บริการกดของ Tomsk Polytechnic Institute บันทึกโดยอ้างอิงถึงอธิการของ Peter Chubik สถาบันการศึกษาระดับสูงแห่งนี้