A principios de agosto de 2016, la Marina de los EE. UU. Probó con éxito el rotor basculante Osprey MV-22. Este avión en sí no es inusual. El vehículo de doble rotor ha estado en servicio con la Armada estadounidense durante mucho tiempo (se puso en servicio en la segunda mitad de la década de 1980), pero por primera vez en la historia, se instalaron piezas críticas en un rotor basculante (seguridad de vuelo depende directamente de ellos), que eran impresoras impresas en 3D.
Para las pruebas, el ejército de EE. UU. Imprimió un soporte para unir el motor al ala del rotor basculante de titanio utilizando sinterización láser directa capa por capa. Al mismo tiempo, se montó una galga extensométrica en el propio soporte, diseñada para registrar una posible deformación de la pieza. Cada uno de los dos motores del rotor basculante Osprey MV-22 está unido al ala utilizando cuatro de estos soportes. Al mismo tiempo, en el momento del primer vuelo de prueba del rotor basculante, que tuvo lugar el 1 de agosto de 2016, solo se instaló un soporte, impreso en una impresora 3D. Anteriormente se informó que los soportes de la góndola impresos por el método de impresión tridimensional también se instalaron en el rotor basculante.
El desarrollo de las piezas impresas para el rotor basculante fue realizado por el Centro de Operaciones de Combate de Aviación de la Armada de los EE. UU. Ubicado en la Base Conjunta McGuire-Dix-Lakehurst en Nueva Jersey. Las pruebas de vuelo del Osprey MV-22 con partes impresas se llevaron a cabo en la base del río Patxent de la Marina de los EE. UU., Las pruebas fueron reconocidas por los militares como completamente exitosas. El ejército estadounidense cree que gracias a la introducción generalizada de la impresión tridimensional, la tecnología en el futuro podrá producir piezas de repuesto para convertidores de forma rápida y relativamente barata. En este caso, los detalles necesarios se pueden imprimir directamente en los barcos. Además, las piezas impresas se pueden modificar para mejorar el rendimiento de los conjuntos y sistemas integrados.
Soporte de montaje de motor impreso de titanio
El ejército de los EE. UU. Estaba interesado en las tecnologías de impresión 3D hace unos años, pero hasta hace poco, la funcionalidad de las impresoras 3D no era lo suficientemente amplia como para usarse de manera rutinaria para construir piezas bastante complejas. Las piezas para el rotor basculante se crearon utilizando una impresora 3D aditiva. La pieza se realiza gradualmente en capas. Cada tres capas de polvo de titanio se unen con un láser, este proceso se repite el tiempo que sea necesario para obtener la forma deseada. Una vez finalizado, el exceso se corta de la pieza; el elemento resultante está completamente listo para usar. Dado que las pruebas se completaron con éxito, el ejército estadounidense no se detendrá allí, van a construir 6 elementos estructurales más importantes del rotor basculante, la mitad de los cuales también serán de titanio y la otra, de acero.
Impresión 3D en Rusia y en todo el mundo
A pesar de que el tipo de producción de la impresora se implementó con éxito en los EE. UU. Y Rusia hace varios años, la creación de elementos para equipos militares está en proceso de finalización y prueba. En primer lugar, esto se debe a los muy altos requisitos de todos los productos militares, principalmente en términos de fiabilidad y durabilidad. Sin embargo, los estadounidenses no son los únicos que logran avances en esta área. Por segundo año consecutivo, los diseñadores rusos han estado produciendo piezas para los rifles de asalto y pistolas desarrollados utilizando tecnología de impresión 3D. Las nuevas tecnologías ahorran un valioso tiempo de dibujo. Y poner tales piezas en funcionamiento puede proporcionar un reemplazo rápido en el campo, en batallones de reparación, ya que no habrá necesidad de esperar repuestos de fábrica para los mismos tanques o vehículos aéreos no tripulados.
Para los submarinistas, las impresoras 3D militares simplemente valdrán su peso en oro, ya que en el caso de la navegación autónoma de larga distancia, la sustitución de piezas por los propios submarinos le dará al submarino un recurso casi inagotable. Se observa una situación similar con los barcos que realizan viajes largos y rompehielos. La mayoría de estos barcos recibirán drones en un futuro muy cercano, que eventualmente requerirán reparación o reemplazo completo. Si aparece una impresora 3D en el barco, lo que permitirá imprimir rápidamente piezas de repuesto, en unas pocas horas se podrá volver a utilizar el equipo. En las condiciones de fugacidad de las operaciones y alta movilidad del teatro de operaciones militares, el montaje local de determinadas piezas, montajes y mecanismos en el lugar permitirá mantener un alto nivel de eficiencia de las unidades de apoyo.
Águila pescadora MV-22
Mientras el ejército estadounidense lanza sus convertiplanos, los fabricantes rusos del tanque Armata han estado utilizando una impresora industrial en Uralvagonzavod por segundo año. Con su ayuda, se producen piezas para vehículos blindados, así como productos civiles. Pero hasta ahora, tales partes se usan solo para prototipos, por ejemplo, se usaron en la creación del tanque Armata y sus pruebas. En Kalashnikov Concern, así como en TsNIITOCHMASH, por orden del ejército ruso, los diseñadores fabrican varias partes de armas pequeñas a partir de chips de metal y polímero utilizando impresoras 3D. La Oficina de Diseño de Instrumentos de Tula que lleva el nombre de Shipunov, el famoso CPB, que es conocido por una rica variedad de armas fabricadas: desde pistolas hasta misiles de alta precisión, no se queda atrás. Por ejemplo, una pistola prometedora y un rifle de asalto ADS, que está destinado a reemplazar a las fuerzas especiales AK74M y APS, se ensamblan a partir de piezas de plástico de alta resistencia impresas en una impresora. Para algunos productos militares, el CPB ya ha podido crear moldes; en la actualidad, se está elaborando el ensamblaje en serie de productos.
En las condiciones en las que se observa una nueva carrera de armamentos en el mundo, el momento del lanzamiento de nuevos tipos de armas se vuelve importante. Por ejemplo, en los vehículos blindados, solo el proceso de crear un modelo y transferirlo de los dibujos a un prototipo suele llevar uno o dos años. Al desarrollar submarinos, este período ya es 2 veces más largo. “La tecnología de impresión 3D reducirá el período de tiempo varias veces a varios meses”, señala Alexey Kondratyev, experto en el campo de la marina. - Los diseñadores podrán ahorrar tiempo en los dibujos al diseñar un modelo 3D en una computadora e inmediatamente realizar un prototipo de la pieza deseada. Muy a menudo, las piezas se reelaboran teniendo en cuenta las pruebas realizadas y en proceso de revisión. En este caso, puede liberar el conjunto en lugar de la pieza y comprobar todas las características mecánicas, cómo interactúan las piezas entre sí. En última instancia, la sincronización de la creación de prototipos permitirá a los diseñadores reducir el tiempo total para que la primera muestra terminada ingrese a la etapa de prueba. Hoy en día, se necesitan entre 15 y 20 años para crear un submarino nuclear de nueva generación: desde un boceto hasta el último tornillo durante el montaje. Con el mayor desarrollo de la impresión tridimensional industrial y el lanzamiento de la producción en masa de piezas de esta manera, el marco de tiempo se puede reducir al menos 1,5-2 veces.
Según los expertos, las tecnologías modernas están ahora a uno o dos años de la producción en masa de piezas de titanio en impresoras 3D. Es seguro decir que para fines de 2020, los representantes militares en las empresas del complejo militar-industrial aceptarán equipos que se ensamblarán en un 30-50% utilizando tecnologías de impresión 3D. Al mismo tiempo, la mayor importancia para los científicos es la creación de piezas de cerámica en una impresora 3D, que se distinguen por su alta resistencia, ligereza y propiedades de protección contra el calor. Este material es muy utilizado en las industrias espacial y aeronáutica, pero puede utilizarse en volúmenes aún mayores. Por ejemplo, la creación de un motor cerámico en una impresora 3D abre el horizonte para la creación de aviones hipersónicos. Con tal motor, un avión de pasajeros podría volar de Vladivostok a Berlín en un par de horas.
También se informa que los científicos estadounidenses han inventado una fórmula de resina específicamente para imprimir en impresoras 3D. El valor de esta fórmula radica en la alta resistencia de los materiales que se obtienen de ella. Por ejemplo, un material de este tipo puede soportar temperaturas críticas que superan los 1700 grados Celsius, que es diez veces más alta que la resistencia de muchos materiales modernos. Stephanie Tompkins, directora de ciencia para la investigación de defensa avanzada, estima que los nuevos materiales creados con impresoras 3D tendrán combinaciones únicas de características y propiedades nunca antes vistas. Gracias a la nueva tecnología, Tompkins dice que podremos producir una pieza duradera que sea a la vez liviana y enorme. Los científicos creen que la producción de piezas de cerámica en una impresora 3D supondrá un avance científico, incluso en la producción de productos civiles.
El primer satélite ruso 3D
Actualmente, la tecnología de impresión 3D ya está produciendo piezas con éxito directamente a bordo de las estaciones espaciales. Pero los expertos nacionales decidieron ir aún más lejos, inmediatamente decidieron crear un microsatélite usando una impresora 3D. La Rocket and Space Corporation Energia ha creado un satélite, cuyo cuerpo, soporte y varias otras partes se imprimieron en 3D. Al mismo tiempo, una aclaración importante es que el microsatélite fue creado por ingenieros de Energia junto con estudiantes de la Universidad Politécnica de Tomsk (TPU). La primera impresora satélite recibió el nombre completo "Tomsk-TPU-120" (el número 120 en el nombre en honor al 120 aniversario de la universidad, que se celebró en mayo de 2016). Fue lanzado con éxito al espacio en la primavera de 2016 junto con la nave espacial Progress MS-02, el satélite se entregó a la ISS y luego se lanzó al espacio. Esta unidad es el primer y único satélite 3D del mundo.
El satélite creado por estudiantes de TPU pertenece a la clase de nanosatélites (CubSat). Tiene las siguientes dimensiones 300x100x100 mm. Este satélite fue la primera nave espacial del mundo en tener un cuerpo impreso en 3D. En el futuro, esta tecnología puede convertirse en un verdadero avance en la creación de pequeños satélites, además de hacer que su uso sea más accesible y generalizado. El diseño de la nave espacial se desarrolló en el Centro Científico y Educativo de TPU "Tecnologías de producción modernas". Los materiales a partir de los cuales se fabricó el satélite fueron creados por científicos de la Universidad Politécnica de Tomsk y el Instituto de Física de la Fuerza y Ciencia de Materiales de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia. El objetivo principal del satélite era probar nuevas tecnologías de la ciencia de los materiales espaciales; ayudará a los científicos rusos a probar varios desarrollos de la Universidad de Tomsk y sus socios.
Según el servicio de prensa de la universidad, estaba previsto que el lanzamiento del nanosatélite Tomsk-TPU-120 se llevara a cabo durante la caminata espacial desde la ISS. El satélite es bastante compacto, pero al mismo tiempo, una nave espacial en toda regla, equipada con baterías, paneles solares, equipos de radio a bordo y otros dispositivos. Pero su principal característica era que su cuerpo estaba impreso en 3D.
Varios sensores del nanosatélite registrarán la temperatura a bordo, en baterías y placas, y los parámetros de los componentes electrónicos. Toda esta información luego se transmitirá a la Tierra en línea. Basándose en esta información, los científicos rusos podrán analizar el estado de los materiales del satélite y decidir si los utilizarán en el desarrollo y construcción de naves espaciales en el futuro. Cabe señalar que un aspecto importante del desarrollo de pequeñas naves espaciales es también la formación de nuevo personal para la industria. Hoy en día, los estudiantes y profesores de la Universidad Politécnica de Tomsk, con sus propias manos, desarrollan, fabrican y mejoran los diseños de todo tipo de pequeñas naves espaciales, mientras obtienen no solo conocimientos fundamentales de alta calidad, sino también las habilidades prácticas necesarias. Esto es lo que convierte a los egresados de esta institución educativa en especialistas únicos en el futuro.
Los planes futuros de los científicos y representantes de la industria rusos incluyen la creación de un enjambre de satélites universitarios. “Hoy hablamos de la necesidad de motivar a nuestros alumnos a estudiar todo aquello que, de una forma u otra, está relacionado con el espacio, puede ser energía, materiales, la creación de motores de nueva generación, etc. Hablamos anteriormente de que el interés por el espacio en el país se ha desvanecido un poco, pero puede reactivarse. Para hacer esto, es necesario comenzar ni siquiera desde el banco de un estudiante, sino desde el de la escuela. Así, nos hemos embarcado en el camino del desarrollo y producción de CubeSat - pequeños satélites”, señala el servicio de prensa del Instituto Politécnico de Tomsk en referencia al rector de esta institución de educación superior, Peter Chubik.
