Трехмерная печать в военной сфере

В последние годы наблюдается активнейшее развитие технологий трехмерной печати. Разрабатываются разнообразные 3D-принтеры с теми или иными возможностями и особенностями, внедряются новые материалы и т.д. Новые технологии и приборы находят применение в разных сферах, в т.ч. в военном деле. Напечатанные детали могут использоваться в производстве, при ремонте и даже в строительстве – все эти возможности уже опробованы на практике.

Предмет интереса

Трехмерная печать или аддитивный производственный процесс является достаточно старым изобретением – первые опыты в этой области относятся к восьмидесятым годам. Активное развитие направления началось 10-15 лет назад, благодаря появлению некоторых необходимых компонентов и технологий. К настоящему времени разработан или усовершенствован целый ряд разных технологий печати, создана масса 3D-принтеров разного класса и назначения и т.д.

Военные ведущих стран мира начали проявлять интерес к аддитивным процессам на рубеже двухтысячных-десятых годов, когда стал ясен их потенциал. В профильных структурах министерств обороны и на предприятиях оборонно-промышленных комплексов начались первые исследования и опыты. Изучалась как возможность изготовления тех или иных деталей, так и способы внедрения этих технологий в практику.

К настоящему времени ОПК и армии ведущих стран в достаточной мере изучили и освоили новый спектр технологий. В ряде стран 3D-принтеры и сопутствующие системы уже используются на производстве и дополняют «традиционные» средства и методы. При этом в некоторых областях производства напечатанные детали не просто стали привычными, но и теснят прочую продукцию.

Массовое производство корпусов для БПЛА «Упырь» в небольшой мастерской. На заднем плане — принтеры. Фото Telegram / «Повернутые на войне»

Впрочем, аддитивные технологии пока не претендуют на лидирующие позиции в промышленности. При всем своем потенциале и имеющемся ажиотаже, они имеют определенные ограничения. Учитывая эти факторы, можно сочетать разные технологии и оптимизировать процесс производства разнообразных изделий. На данный момент именно такое внедрение 3D-печати, учитывающее потребности и возможности промышленности, представляет наибольший интерес.

Технология на производстве

Трехмерная печать, вне зависимости от конкретной технологии и применяемого материала, может использоваться для относительно простого изготовления деталей сложной формы и конфигурации. По сути, удается избавиться от различных ограничений, накладываемых «традиционными» станками и инструментом. ОПК и армии давно оценили эти возможности и начали пользоваться ими.

В первую очередь, велись эксперименты с изготовлением «обвеса» и прочих аксессуаров для стрелкового оружия и экипировки бойца. Получившиеся изделия удобнее с точки зрения производства и могут иметь практически любую форму. В то же время, разработчикам нужно учитывать особенности применяемого материала и особенности эксплуатации готового изделия – во избежание дефектов и поломок, нехарактерных для «обычной» продукции.

Любопытно, что аддитивные технологии развивались параллельно с беспилотной авиацией, и два направления пересеклись. Печать является достаточно популярной технологией для изготовления основных деталей легких и средних БПЛА. К примеру, сейчас в нашей стране производится сразу несколько малых беспилотников с рамами и корпусами, выполненными на 3D-принтерах.

3D-принтер на борту американского УДК USs Essex, 2022 г. Фото Минобороны США

В области беспилотной авиации печать нашла еще одно применение. Из напечатанных деталей делают системы перевозки и сброса боеприпасов для БПЛА. Кроме того, из принтеров массово выходят хвостовики, стабилизаторы и т.п. детали для превращения серийных гранат или мин в авиационные бомбы. Без аддитивных технологий выпуск таких «авиационных средств поражения» был бы затруднен.

Прорабатывается возможность увеличения размеров печатаемой детали. Кроме того, изучаются новые материалы. Так, в США предложена идея трехмерной печати крупноразмерных панелей из броневой стали. Эта технология позволит сократить количество стыков и сварных швов бронекорпуса, что улучшит его устойчивость к поражающим элементам и ударной волне.

В области ремонта

Очевидно, что напечатанные детали могут применяться не только при изготовлении различных средств и образцов, но и при их ремонте – в т.ч. для замены элементов «обычного» происхождения. Впрочем, в таком случае необходим правильный подбор материала и технологии для изготовления.

Опыты такого рода на протяжении несколько лет проводили ВМС США. Так, в 2014 г. универсальный десантный корабль USS Essex (LHD-2) в ходе планового ремонта и модернизации получил новое оснащение корабельной мастерской. В частности, в ней появился 3D-принтер для изготовления пластиковых изделий. С его помощью предлагалось самостоятельно делать разнообразные детали и запчасти – крышки, емкости и т.д., вплоть до масштабных моделей техники для тактических мероприятий.

Позже аналогичный опыт провели на борту многоцелевой подлодки USS New Hampshire (SSN-778). На ее борту тоже появился принтер для работы с пластиком, но более поздней модели с иными характеристиками.

Установка готовой напечатанной детали на БПЛА. Фото Минобороны США

Принтеры для пластика хорошо показали себя и обеспечили мелкий ремонт и замену поврежденных / утерянных деталей. Новая технология получила высокую оценку. В то же время, эксперименты с печатью из металла отложили на неопределенное будущее ввиду высокой сложности.

Впрочем, такие опыты начались в 2022 г. Платформой для них вновь стал «Эссекс». На его борту отрабатывалась разработка и печать деталей у причала и в открытом море. Работа с металлом потребовала больше энергии, однако в целом эксперимент признали успешным.

Вопросы аддитивного производства деталей для ремонта разнообразной техники прорабатывают и другие структуры вооруженных сил США. Так, армия активно экспериментирует с починкой сухопутной техники. ВВС и КМП уже проверяли возможность мелкого ремонта летательных аппаратов, хотя речь пока идет только об отдельных деталях, не испытывающих нагрузку.

По всей видимости, армия США будет продолжать эксперименты с трехмерной печатью, а затем начнет внедрять накопленный опыт на практике. Такие технологии позволяют относительно быстро и просто выполнять ремонт оборудования и техники, а также снижают зависимость от поставок. Возможность самостоятельного производства нужных изделий будет особо интересна флоту и ремонтникам из удаленных гарнизонов.

Военное строительство

Трехмерная печать может применяться в строительстве, и разрабатываются различные комплексы такого рода. Возможность печати целых зданий предсказуемо интересует военных. Так, с 2015 г. Инженерный корпус армии США, ряд профильных организаций Пентагона и смежные предприятия изучают вопросы крупноразмерной печати и разрабатывают соответствующие системы.

Напечатанное специальным принтером сооружение из бетона. Фото Минобороны США

К настоящему времени разработали и довели до испытаний несколько моделей строительных 3D-принтеров, применяющих бетонный раствор. Успешно печатаются различные заграждения, небольшие укрытия и более крупные строения. Максимальная площадь постройки приближается к 50 кв.м и ограничивается в основном техническими особенностями применяемого принтера.

Ожидается, что потенциал строительных принтеров будет расти. Увеличатся площади печатаемых сооружений и зданий, возможно внедрение новых материалов и т.д. Вне зависимости от путей дальнейшего развития, общие преимущества такого способа строительства уже понятны. Строительный принтер позволяет снизить трудозатраты и в некоторой мере ускорить возведение необходимых построек.

Сочетание технологий

Аддитивный производственный процесс давно показал свои возможности и способность решать широкий круг задач. Технологии такого рода и соответствующее оборудование активно внедряются в разных сферах, а их дальнейшее развитие позволяет делать оптимистичные прогнозы на будущее.

3D-принтеры предсказуемо заинтересовали оборонную промышленность и армии, а затем нашли свое место в военном деле. Их уже применяют в производстве и ремонте различных изделий, а также проводятся различные исследования с прицелом на будущее. Очевидно, что военные и промышленность уже не будут отказываться от удобного и многообещающего способа изготовления деталей, а также продолжат развивать его, причем вместе с другими технологиями производства. И внедрение новых технологий сможет вновь повлиять на облик и возможности будущих изделий.