Quindici applicazioni della produzione additiva nel campo della difesa nazionale

Jul 05, 2022

La tecnologia di produzione additiva è sempre stata ampiamente utilizzata in molti campi, tra cui marino, aerospaziale e automobilistico, con le sue potenti funzioni. Naturalmente, viene sempre più adottato anche dai dipartimenti della difesa di tutto il mondo. Si prevede infatti che entro il 2027 il valore dell'industria della stampa 3D militare raggiungerà 1,7 miliardi di dollari USA.

Considerando la richiesta di maggiore velocità, minor peso e minor costo dei prodotti militari, è senza dubbio la scelta più appropriata per la tecnologia di produzione additiva per raggiungere queste funzioni. Vengono elencati alcuni casi di applicazione della tecnologia di stampa 3D nel campo della difesa nazionale in vari paesi del mondo. Da questi casi reali, possiamo ulteriormente vedere l'importanza di questa tecnologia nella difesa nazionale.

9-stampante 3D in metallo lunga un metro

L'esercito americano è convinto dei vantaggi della produzione additiva e nel 2021 ha annunciato che costruirà la stampante 3D in metallo più grande del mondo. Il DEVCOM Army Ground Vehicle System Center degli Stati Uniti sta producendo questa gigantesca stampante con l'aiuto di ASTRO America, Ingersoll Machine Tool, Siemens e il MELD Manufacturing Joint Manufacturing and Technology Center di Rock Island Arsenal. Questa stampante entrerà a far parte del progetto del corpo senza cuciture e il compito finale è stampare un corpo integrato per il carro. È stato riferito che il progetto dovrebbe durare circa 14 mesi e la stampante finale sarà in grado di stampare parti metalliche lunghe 30 piedi, larghe 20 piedi e alte 12 piedi (circa 9 metri × 6 metri × 3,6 metri). Sebbene non abbiamo notizie in merito di recente, è probabile che il progetto venga completato nel prossimo futuro.

Pista di stampa 3D

Un'altra applicazione in ambito militare e della difesa nazionale arriva da ITAMCO (Indiana Technology and Manufacturing Company), che utilizza la manifattura additiva per sviluppare una pista per un aeroporto di spedizioni militari. Questi tappetini per piste sono una parte importante dell'Expeditionary Airport (EAF). La loro funzione è quella di essere implementata su un terreno più debole per consentire l'atterraggio e il decollo degli aerei militari. Prima di allora veniva utilizzata una pista portatile in lamiera di alluminio, ma poiché era diventata obsoleta, l'esercito aveva bisogno di trovare una soluzione innovativa. La stampante M290 3D dell'azienda tedesca EOS viene utilizzata per realizzare modelli più leggeri e durevoli per l'equipaggiamento militare dell'aeronautica americana.

ExOne e il suo pod militare

Al fine di accelerare lo sviluppo di un pod di fabbrica di stampa 3D potente e robusto, ExOne ha partecipato all'implementazione di questo compito dopo aver lavorato con più partner. In particolare, si tratta di un contratto DLA (Defence Logistics Agency) da 1,6 milioni. In questo processo, la tecnologia Binderjet di ExOne viene utilizzata per scopi militari a causa della sua elevata velocità, materiali flessibili e facilità d'uso, che possono soddisfare le esigenze chiave dei militari. Si dice che questa stampante 3D progettata per i militari sia in grado di spruzzare adesivi e più di 20 tipi di metalli, ceramiche e altri materiali in polvere. Inoltre, si dice che l'alloggiamento unico e altre funzioni lo rendano molto adatto per prodotti di livello militare.

Strumenti di stampa 3D per la US Navy

Anche la Marina degli Stati Uniti utilizza la produzione additiva e il loro Corpo dei Marines ha scoperto la capacità della stampa 3D di sviluppare nuovi strumenti per la manutenzione dei veicoli. Il Marine Corps Systems Command lavora con battaglioni di rifornimento e partner del settore per produrre dispositivi di produzione additiva per rimuovere i volanti dal metallo attraverso la tecnologia di stampa 3D. Questo è un problema che spesso deve essere risolto nella manutenzione dei mezzi navali. La produzione additiva può aiutare a ridurre i tempi di manutenzione e preparazione degli utensili e può ridurre il tempo di attesa effettivo per tali parti a circa 25 giorni.

Cooperazione tra l'esercito americano e la University of South Florida per lo sviluppo di una lega leggera di magnesio

Per quanto riguarda le ragioni della tecnologia di stampa 3D, oltre alla regolare collaborazione con società collegate, l'esercito americano collabora anche con alcune università. Recentemente, gli scienziati dell'Università della Florida centrale hanno stampato con successo in 3D una lega di magnesio chiamata WE43. È stato riferito che lo sviluppo di questo materiale da parte dei ricercatori non è una coincidenza, ma fuori dalle esigenze dei militari. I soldati americani spesso devono essere costretti a trasportare borse e attrezzature estremamente pesanti, quindi è molto necessario ridurne il peso. Tuttavia, con l'aiuto di WE43 e della tecnologia di fusione laser a polvere, l'esercito americano e l'Università della Florida centrale potrebbero aver trovato una soluzione.

Stampa 3D dell'elica della nave

Negli ultimi anni, la famosa azienda francese Naval Group ha utilizzato la tecnologia di stampa 3D per soddisfare diverse esigenze. Nel gennaio 2021, grazie al processo di produzione additiva WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), NavalGroup ha stampato in 3D l'elica. L'elica è composta da cinque pale da 200 kg e viene poi installata sull'Andromeda, una nave per il rilevamento delle mine. Il team dietro il progetto ha spiegato che utilizzando la tecnologia di stampa 3D, hanno notevolmente ridotto i tempi di costruzione e ridotto al minimo la quantità di materiali utilizzati.

L'aeronautica militare spagnola ha aggiornato il suo processo attraverso la stampa 3D

La produzione additiva può aiutare le parti a raggiungere un'elevata durezza, un'elevata resistenza e altre eccellenti caratteristiche. Attraverso il rinforzo in fibra interna, i ricercatori hanno sviluppato vari strumenti e parti terminali in grado di resistere alle dure condizioni di prestazione richieste quando i componenti sono sottoposti a forze molto grandi senza errori. A Madrid, il capo dell'officina elicotteristica dell'aeronautica spagnola ha affermato che ora stanno cercando di fabbricare ogni parte attraverso la produzione additiva ed evitare la produzione tradizionale. Questi componenti includono strumenti di misurazione del controllo delle perdite per il carrello di atterraggio degli elicotteri o chiavi personalizzate per i rotori principali degli elicotteri.

General Lattice e i suoi caschi progettati per l'esercito degli Stati Uniti

GeneralLattice, una società di software di progettazione 3D, e l'esercito degli Stati Uniti hanno firmato un contratto per migliorare la capacità di assorbimento degli impatti dei caschi da combattimento dell'esercito attraverso la stampa 3D e la geometria della griglia avanzata. Per questo progetto, l'azienda ha sviluppato una serie di strumenti di modellazione predittiva per progettare e generare materiali per caschi. Al fine di migliorare la protezione dei soldati sul campo di battaglia e la possibilità di sopravvivenza dopo l'impatto con la testa, i materiali stampati in 3D saranno testati in un ambiente reale per verificare i requisiti prestazionali del centro di sviluppo del soldato di comando.

Pezzi di ricambio in veicoli corazzati da combattimento

L'esercito australiano ha utilizzato la soluzione di stampa 3D a spruzzo a freddo sviluppata da SPEE3D per progettare più di una dozzina di pezzi di ricambio per uno dei suoi veicoli blindati. Questi componenti hanno superato numerosi test e certificazioni di utilizzo sul campo, migliorando l'agilità dell'esercito australiano. Ad esempio, i componenti stampati includono un copriruota che ha richiesto solo 29 minuti per essere realizzato e il costo totale è di 100 dollari australiani. La macchina utilizzata in questo caso è WarpSPEE3D, che ha un volume di stampa di 1000 x 700 mm e una velocità di 1 kg al minuto. Attraverso l'introduzione della tecnologia di produzione additiva, l'esercito può ridurre i tempi di inattività dei veicoli blindati e quindi rispondere meglio alle emergenze.

Marina degli Stati Uniti e produzione additiva

Nel corso degli anni, la Marina degli Stati Uniti ha lavorato a numerosi progetti di produzione additiva. L'obiettivo è quello di migliorare l'agilità e l'efficienza del team che svolge compiti nell'oceano, in particolare nella produzione di pezzi di ricambio. Questo è il motivo per cui la Naval Postgraduate School (NPS) ha investito nelle macchine in metallo Xerox ElemX. Hanno utilizzato questa attrezzatura per progettare pezzi di ricambio e strumenti per sottomarini e navi, il che ha consentito a Xerox di avere una catena di fornitura più breve e produrre componenti personalizzati. NPS non è l'unica azienda a lanciare progetti di stampa 3D in ambito marittimo. Infatti, MatterHackers ha firmato un contratto di 5-anno con la US Navy per fornire tutta l'attrezzatura 3D di cui ha bisogno, oltre a corsi di formazione e manutenzione.

Futuri progetti energetici

Il progetto Future Energy del Regno Unito lavora nei campi della ricerca, dei test sugli esplosivi, della produzione di nuova energia, della modellazione delle esplosioni, della sintesi chimica, della caratterizzazione termica e dei test sui rischi. L'obiettivo del progetto è creare nuovi materiali contenenti energia e metodi diagnostici per verificare nuovi materiali. La produzione additiva verrà utilizzata per sviluppare nuove formulazioni esplosive, che offrono ai potenziali utenti molti vantaggi, tra cui costi di stoccaggio e trasporto ridotti e migliori prestazioni. Il costo può essere personalizzato con precisione in base alle esigenze e prodotto in un design nuovo e complesso, prima impensabile. Il processo di produzione utilizza un mixer acustico a risonanza LabRam, che utilizza l'energia sonora anziché le lame fisiche per miscelare i materiali, rendendo il processo più sicuro.

Astro America sviluppa il corpo del carro stampato in 3D

L'Organizzazione per la ricerca scientifica e tecnologica applicata, nota anche come ASTRO America, è stata selezionata dall'esercito americano per il progetto dello scafo senza cuciture. Il programma è supportato dal Manufacturing Innovation Institute, che beneficia del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, e fa parte di uno sforzo per sviluppare e fornire strumenti per lo scafo dei veicoli da combattimento utilizzando la stampa 3D. Sperano di ridurre i tempi di produzione e ridurre i costi di produzione, riducendo al contempo il peso del veicolo e migliorandone le prestazioni e la sopravvivenza.

Baracche stampate in 3D

ICON, una società di costruzioni 3D, è nota per i suoi progetti che coinvolgono i militari. A tal fine, l'azienda con sede ad Austin ha collaborato con il Texas Department of Military Affairs, Logan Architecture e Fort Structures per creare la più grande struttura stampata in 3D del Nord America: il campo di addestramento presso lo Swift Camp Training Center di Bastrop, in Texas. Utilizzando il sistema di costruzione Vulcan di ICON, una stampante robotica gestita da un tablet in grado di utilizzare materiali a base di cemento, l'azienda e l'esercito hanno costruito con successo il primo campo militare stampato in 3D in cui i soldati possono vivere. L'edificio finale include un 3,{ {7}}edificio di un piede quadrato che può ospitare fino a 72 soldati o piloti e prepararsi per la loro prossima missione.

Scafo sottomarino stampato in 3D

Nel corso degli anni, il dipartimento della difesa ha trovato il modo di applicare la stampa 3D in molti campi: a terra, in aria e in mare. In effetti, questo ultimo progetto dell'esercito americano sta esplorando un'area relativamente sconosciuta della stampa 3D: il fondale marino. Nel 2017, l'Oak Ridge National Laboratory (ORNL) ha collaborato con il Disruptive Technology Laboratory della US Navy per questo nuovo tentativo, contribuendo a creare il primo scafo sottomarino stampato in 3D nella storia militare. Utilizzando la tecnologia BAAM (Large-Aditive Manufacturing) FDM di ORNL, il team ha prodotto uno scafo di 30-piede con 6 parti composite in fibra di carbonio. Rispetto ai metodi di produzione tradizionali, la sua velocità di produzione è più veloce e il costo è inferiore. Sebbene sia ancora in fase di test, ci sono segni che altri sottomarini stampati in 3D si tufferanno presto nell'oceano in futuro.

L'Università del Maine sviluppa una nave di supporto logistico per il Corpo dei Marines degli Stati Uniti

Nel marzo di quest'anno, l'Università del Maine (UMaine) ha stampato in 3D due nuove navi su larga scala presso il suo Advanced Structure and Composite Materials Center di Orono, una delle quali si dice sia la più grande nave di produzione additiva mai costruita. Resta inteso che le due navi prototipo sono state sviluppate per il Corpo dei Marines degli Stati Uniti, progettate come navi di supporto logistico, e saranno testate per l'utilizzo sul campo da parte delle forze armate. Il più grande può trasportare due 20-container a piedi, mentre l'altro può trasportare cibo, acqua e altri rifornimenti per l'intera squadra di fucilieri per un periodo di tre giorni. Entrambe le nuove navi sono stampate in 3D con una miscela multimateriale di materiali compositi rinforzati con fibre a base di polimeri. Secondo UMaine, è stato in grado di fabbricare e assemblare una delle navi in un solo mese. Se vengono utilizzati metodi di produzione tradizionali, questo processo richiederà fino a un anno.