Pymtheg Cymhwysiad o Gynhyrchu Ychwanegion ym Maes Amddiffyniad Cenedlaethol

Jul 05, 2022

Mae technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion bob amser wedi cael ei defnyddio'n eang mewn llawer o feysydd, gan gynnwys morol, awyrofod a modurol, gyda'i swyddogaethau pwerus. Wrth gwrs, mae hefyd yn cael ei fabwysiadu fwyfwy gan adrannau amddiffyn ledled y byd. Mewn gwirionedd, disgwylir, erbyn 2027, y bydd gwerth y diwydiant argraffu 3D milwrol yn cyrraedd 1.7 biliwn o ddoleri'r UD.

O ystyried y galw am gyflymder cyflymach, pwysau ysgafnach a chost is o gynhyrchion milwrol, heb os, dyma'r mwyaf priodol i ddewis technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion i gyflawni'r swyddogaethau hyn. Rhestrir rhai achosion o gymhwyso technoleg argraffu 3D ym maes amddiffyn cenedlaethol mewn gwahanol wledydd ledled y byd. O'r achosion gwirioneddol hyn, gallwn weld ymhellach bwysigrwydd y dechnoleg hon mewn amddiffyn cenedlaethol.

9-argraffydd metel 3D metr o hyd

Mae milwrol yr Unol Daleithiau yn argyhoeddedig o fanteision gweithgynhyrchu ychwanegion, ac yn 2021 maent wedi cyhoeddi y byddant yn adeiladu argraffydd metel 3D mwyaf y byd. Mae Canolfan System Cerbydau Daear Byddin DEVCOM yr Unol Daleithiau yn cynhyrchu'r argraffydd anferth hwn gyda chymorth ASTRO America, Ingersoll Machine Tool, Siemens a Chanolfan Gweithgynhyrchu a Thechnoleg Gweithgynhyrchu ar y Cyd MELD yn Rock Island Arsenal. Bydd yr argraffydd hwn yn dod yn rhan o'r prosiect corff di-dor, a'r dasg eithaf yw argraffu corff integredig ar gyfer y cerbyd. Dywedir y disgwylir i'r prosiect gymryd tua 14 mis, a bydd yr argraffydd terfynol yn gallu argraffu rhannau metel 30 troedfedd o hyd, 20 troedfedd o led, a 12 troedfedd o uchder (tua 9 metr × 6 metr × 3.6 metr). Er nad oes gennym unrhyw newyddion yn hyn o beth yn ddiweddar, mae'r prosiect yn debygol o gael ei gwblhau yn y dyfodol agos.

rhedfa argraffu 3D

Daw cais arall yn y meysydd amddiffyn milwrol a chenedlaethol gan ITAMCO (Indiana Technology and Manufacturing Company), sy'n defnyddio gweithgynhyrchu ychwanegion i ddatblygu rhedfa ar gyfer maes awyr alldaith filwrol. Mae'r matiau rhedfa hyn yn rhan bwysig o'r Maes Awyr Alldeithiol (EAF). Eu swyddogaeth yw cael ei gweithredu ar dir gwannach er mwyn caniatáu i awyrennau milwrol lanio a esgyn. Cyn hynny, defnyddiwyd rhedfa gludadwy wedi'i gwneud o ddalen alwminiwm, ond wrth iddi ddod yn ddarfodedig, roedd angen i'r fyddin ddod o hyd i ateb arloesol. Defnyddir argraffydd M290 3D y cwmni Almaenig EOS i wneud modelau ysgafnach a mwy gwydn ar gyfer offer milwrol Awyrlu'r UD.

ExOne a'i god milwrol

Er mwyn cyflymu datblygiad pod ffatri argraffu 3D pwerus a garw, cymerodd ExOne ran wrth weithredu'r dasg hon ar ôl gweithio gyda phartneriaid lluosog. Yn benodol, mae'n cynnwys contract Asiantaeth Logisteg Amddiffyn (DLA) 1.6 miliwn. Yn y broses hon, defnyddir technoleg Binderjet ExOne at ddibenion milwrol oherwydd ei gyflymder cyflym, deunyddiau hyblyg a rhwyddineb gweithredu, a all ddiwallu anghenion allweddol y fyddin yn dda. Dywedir bod yr argraffydd 3D hwn a gynlluniwyd ar gyfer y fyddin yn gallu chwistrellu gludyddion a mwy nag 20 math o fetelau, cerameg, a deunyddiau powdr eraill. Yn ogystal, dywedir bod y tai unigryw a swyddogaethau eraill yn ei gwneud yn addas iawn ar gyfer cynhyrchion gradd milwrol.

Offer argraffu 3D ar gyfer Llynges yr UD

Mae Llynges yr UD hefyd yn defnyddio gweithgynhyrchu ychwanegion, ac mae eu Corfflu Morol wedi darganfod gallu argraffu 3D i ddatblygu offer cynnal a chadw cerbydau newydd. Mae'r Marine Corps Systems Command yn gweithio gyda bataliynau cyflenwi a phartneriaid diwydiant i gynhyrchu gosodiadau gweithgynhyrchu ychwanegion ar gyfer tynnu olwynion llywio o fetel trwy dechnoleg argraffu 3D. Mae hon yn broblem y mae angen ei datrys yn aml wrth gynnal a chadw cerbydau llynges. Gall gweithgynhyrchu ychwanegion helpu i leihau amser cynnal a chadw a pharatoi offer, a gall leihau'r amser aros gwirioneddol ar gyfer rhannau o'r fath i tua 25 diwrnod.

Cydweithrediad rhwng Byddin yr UD a Phrifysgol De Florida i ddatblygu aloi magnesiwm ysgafn

O ran y rhesymau dros dechnoleg argraffu 3D, yn ogystal â chydweithrediad rheolaidd â chwmnïau cysylltiedig, mae Byddin yr UD hefyd yn cydweithredu â rhai prifysgolion. Yn ddiweddar, llwyddodd gwyddonwyr ym Mhrifysgol Central Florida i argraffu 3D aloi magnesiwm o'r enw WE43. Dywedir nad cyd-ddigwyddiad yw datblygiad y deunydd hwn gan ymchwilwyr, ond allan o anghenion y fyddin. Yn aml mae angen gorfodi milwyr Americanaidd i gario bagiau ac offer hynod o drwm, felly mae'n angenrheidiol iawn i leihau eu pwysau. Fodd bynnag, gyda chymorth WE43 a thechnoleg ymasiad laser powdr, efallai y bydd Byddin yr UD a Phrifysgol Central Florida wedi dod o hyd i ateb.

Argraffu 3D llafn gwthio'r llong

Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae'r cwmni Ffrengig enwog Naval Group wedi bod yn defnyddio technoleg argraffu 3D i ddiwallu anghenion amrywiol. Ym mis Ionawr 2021, diolch i broses weithgynhyrchu ychwanegion WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), mae NavalGroup wedi argraffu'r llafn gwthio 3D. Mae'r llafn gwthio yn cynnwys pum llafn 200 kg ac yna'n cael ei osod ar yr Andromeda, llong canfod mwynglawdd. Eglurodd y tîm y tu ôl i'r prosiect eu bod, trwy ddefnyddio technoleg argraffu 3D, yn lleihau'r amser adeiladu yn fawr ac yn lleihau faint o ddeunyddiau a ddefnyddir.

Uwchraddiodd Awyrlu Sbaen ei broses trwy argraffu 3D

Gall gweithgynhyrchu ychwanegion helpu rhannau i gyflawni caledwch uchel, cryfder uchel a nodweddion rhagorol eraill. Trwy atgyfnerthu ffibr mewnol, mae ymchwilwyr wedi datblygu offer amrywiol a rhannau terfynol a all wrthsefyll yr amodau perfformiad llym sy'n ofynnol pan fydd y cydrannau'n destun grymoedd mawr iawn heb unrhyw wallau. Ym Madrid, dywedodd pennaeth gweithdy hofrennydd Llu Awyr Sbaen eu bod nawr yn ceisio cynhyrchu pob rhan trwy weithgynhyrchu ychwanegion ac osgoi gweithgynhyrchu traddodiadol. Mae'r cydrannau hyn yn cynnwys offer mesur rheoli gollyngiadau ar gyfer offer glanio hofrennydd neu allweddi arfer ar gyfer prif rotorau hofrennydd.

Y Cadfridog Lattice a'i helmedau wedi'u cynllunio ar gyfer Byddin yr UD

Llofnododd GeneralLattice, cwmni meddalwedd dylunio 3D, a Byddin yr UD gontract i wella gallu amsugno effaith helmedau ymladd y fyddin trwy argraffu 3D a geometreg grid uwch. Ar gyfer y prosiect hwn, datblygodd y cwmni set o offer modelu rhagfynegol i ddylunio a chynhyrchu deunyddiau helmed. Er mwyn gwella amddiffyniad milwyr ar faes y gad a'r posibilrwydd o oroesi ar ôl effaith pen, bydd deunyddiau printiedig 3D yn cael eu profi mewn amgylchedd go iawn i wirio gofynion perfformiad y ganolfan filwyr gorchymyn datblygu.

Rhannau sbâr mewn cerbydau arfog ymladd

Defnyddiodd Byddin Awstralia yr ateb argraffu 3D chwistrellu oer a ddatblygwyd gan SPEE3D i ddylunio mwy na dwsin o ddarnau sbâr ar gyfer un o'i gerbydau arfog. Mae'r cydrannau hyn wedi pasio llawer o brofion ac ardystiadau defnydd maes, gan wella ystwythder Byddin Awstralia. Er enghraifft, mae'r cydrannau printiedig yn cynnwys clawr olwyn a gymerodd dim ond 29 munud i'w wneud, a chyfanswm y gost yw 100 o ddoleri Awstralia. Y peiriant a ddefnyddir yn yr achos hwn yw WarpSPEE3D, sydd â chyfaint argraffu o 1000 x 700 mm a chyflymder o 1 kg y funud. Trwy gyflwyno technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion, gall y fyddin leihau amser segur cerbydau arfog ac felly ymateb yn well i argyfyngau.

Llynges UDA a Gweithgynhyrchu Ychwanegion

Dros y blynyddoedd, mae Llynges yr UD wedi bod yn gweithio ar brosiectau gweithgynhyrchu ychwanegion lluosog. Y nod yw gwella ystwythder ac effeithlonrwydd y tîm sy'n cyflawni tasgau yn y môr, yn enwedig wrth gynhyrchu darnau sbâr. Dyma pam y buddsoddodd Ysgol Ôl-raddedig y Llynges (NPS) mewn peiriannau metel Xerox ElemX. Defnyddiwyd yr offer hwn i ddylunio darnau sbâr ac offer ar gyfer llongau tanfor a llongau, a oedd yn caniatáu i Xerox gael cadwyn gyflenwi fyrrach a gweithgynhyrchu cydrannau wedi'u teilwra. Nid NPS yw'r unig gwmni i lansio prosiectau argraffu 3D yn y maes morwrol. Mewn gwirionedd, mae MatterHackers wedi arwyddo 5-gontract blwyddyn gyda Llynges yr UD i ddarparu'r holl offer 3D sydd ei angen arno, yn ogystal â chyrsiau hyfforddi a chynnal a chadw.

Prosiectau ynni yn y dyfodol

Mae prosiect Future Energy o’r DU yn gweithio ym meysydd ymchwil, profion ffrwydrol, gweithgynhyrchu egni newydd, modelu ffrwydradau, synthesis cemegol, nodweddu thermol, a phrofi peryglon. Nod y prosiect yw creu deunyddiau newydd sy'n cynnwys ynni a dulliau diagnostig i wirio deunyddiau newydd. Bydd gweithgynhyrchu ychwanegion yn cael eu defnyddio i ddatblygu fformwleiddiadau ffrwydrol newydd, sy'n darparu llawer o fanteision i ddarpar ddefnyddwyr, gan gynnwys costau storio a chludo is a pherfformiad gwell. Gellir addasu'r gost yn union yn unol â'r gofynion a'i gynhyrchu mewn dyluniad newydd a chymhleth, a oedd yn annychmygol o'r blaen. Mae'r broses weithgynhyrchu yn defnyddio cymysgydd acwstig cyseiniant LabRam, sy'n defnyddio ynni sain yn lle llafnau ffisegol i gymysgu deunyddiau, gan wneud y broses yn fwy diogel.

Mae Astro America yn datblygu corff cerbyd printiedig 3D

Mae'r Sefydliad Ymchwil Gwyddoniaeth a Thechnoleg Gymhwysol, a elwir hefyd yn ASTRO America, wedi'i ddewis gan Fyddin yr UD ar gyfer y prosiect cragen ddi-dor. Cefnogir y rhaglen gan y Sefydliad Arloesedd Gweithgynhyrchu, sy'n elwa ar Adran Amddiffyn yr Unol Daleithiau, ac mae'n rhan o ymdrech i ddatblygu a chyflwyno offer corff cerbydau ymladd gan ddefnyddio argraffu 3D. Maent yn gobeithio lleihau amser gweithgynhyrchu a lleihau costau cynhyrchu, tra'n lleihau pwysau'r cerbyd a gwella ei berfformiad a'i allu i oroesi.

Barics argraffu 3D

Mae ICON, cwmni adeiladu 3D, yn adnabyddus am ei brosiectau sy'n ymwneud â'r fyddin. I'r perwyl hwn, cydweithiodd y cwmni o Austin ag Adran Materion Milwrol Texas, Logan Architecture, a Fort Structures i greu'r strwythur printiedig 3D mwyaf yng Ngogledd America: y gwersyll hyfforddi yng Nghanolfan Hyfforddi Swift Camp yn Bastrop, Texas. Gan ddefnyddio system adeiladu Vulcan ICON, argraffydd robotig a weithredir gan gyfrifiadur tabled sy'n gallu defnyddio deunyddiau sy'n seiliedig ar sment, llwyddodd y cwmni a'r fyddin i adeiladu'r gwersyll milwrol cyntaf wedi'i argraffu mewn 3D i filwyr fyw ynddo. Mae'r adeilad terfynol yn cynnwys 3,{ {7}}adeilad troedfedd sgwâr a all ddal hyd at 72 o filwyr neu beilotiaid a pharatoi ar gyfer eu cenhadaeth nesaf.

Corff llong danfor argraffu 3D

Dros y blynyddoedd, mae'r adran amddiffyn wedi dod o hyd i ffyrdd o gymhwyso argraffu 3D mewn llawer o feysydd - ar lawr gwlad, yn yr awyr, ac ar y môr. Mewn gwirionedd, mae'r prosiect diweddaraf hwn o fyddin yr Unol Daleithiau yn archwilio maes cymharol anhysbys o argraffu 3D: gwely'r môr. Yn 2017, cydweithiodd Labordy Cenedlaethol Oak Ridge (ORNL) â Labordy Technoleg Aflonyddgar Llynges yr UD ar gyfer yr ymgais newydd hon, gan helpu i greu’r corff tanfor cyntaf wedi’i argraffu mewn 3D yn hanes milwrol. Trwy ddefnyddio technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion ardal fawr (BAAM) FDM ORNL, cynhyrchodd y tîm gorff cysyniad 30-troedfedd gyda 6 rhan cyfansawdd ffibr carbon. O'i gymharu â dulliau gweithgynhyrchu traddodiadol, mae ei gyflymder cynhyrchu yn gyflymach ac mae'r gost yn is. Er ei fod yn dal i gael ei brofi, mae arwyddion y bydd mwy o longau tanfor wedi'u hargraffu 3D yn plymio i'r cefnfor yn fuan yn y dyfodol.

Mae Prifysgol Maine yn datblygu llong cymorth logisteg ar gyfer Corfflu Morol yr UD

Ym mis Mawrth eleni, argraffodd Prifysgol Maine (UMaine) 3D ddwy long newydd ar raddfa fawr yn ei Chanolfan Strwythur Uwch a Deunyddiau Cyfansawdd yn Orono, a dywedir mai un ohonynt yw'r llong gweithgynhyrchu ychwanegion mwyaf a adeiladwyd erioed. Deellir bod y ddwy long brototeip wedi'u datblygu ar gyfer Corfflu Morol yr Unol Daleithiau, wedi'u cynllunio fel llongau cymorth logisteg, a byddant yn cael eu profi ar gyfer defnydd maes gan y lluoedd arfog. Gall yr un mwyaf gario dau gynhwysydd cludo traed, tra gall y llall gludo bwyd, dŵr a chyflenwadau eraill ar gyfer y garfan reiffl gyfan am gyfnod o dri diwrnod. Mae'r ddwy long newydd wedi'u hargraffu'n 3D gyda chymysgedd aml-ddeunydd o ddeunyddiau cyfansawdd wedi'u hatgyfnerthu â ffibr yn seiliedig ar bolymer. Yn ôl UMaine, roedd yn gallu cynhyrchu a chydosod un o'r llongau mewn dim ond un mis. Os defnyddir dulliau gweithgynhyrchu traddodiadol, bydd y broses hon yn cymryd hyd at flwyddyn.