Университет Клемсона в Южной Каролине получил финансирование от исследовательской военной лаборатории (ARL) для ускорения внедрения 3D-печати деталей для армии США. Учреждения будут работать вместе, чтобы оперативно создать «платформу цифрового жизненного цикла» (Digital Lifecycle Platform), сокращающую время, необходимое инженерам для проектирования и моделирования элементов, напечатанных на 3D-принтере.

Особенность инновации

Исследователи заявили, что в рамках проекта они создадут площадку, дополненную искусственным интеллектом. Идея, лежащая в основе платформы, состоит в том, чтобы помочь инженерам-технологам более быстро и недорого проектировать, анализировать и изготавливать широкий спектр крупных и сложных геометрических компонентов со встроенными многофункциональными опциями. В перечень предполагаемой 3D-печатной продукции вошли конструкции наземных и воздушных транспортных средств с передачей и накоплением энергии, зондированием и функцией самоконтроля для достижения оптимальной эффективности по размеру, массе, мощности и стоимости (SWaP-C).

На языке военных США SWaP-C – всеобъемлющий термин для любого типа проектов редизайна, направленных на уменьшение массы или габаритов, а также снижение потребления энергии устройством, оружием или транспортным средством. Это означает, что армия желает использовать полуавтоматическое программное обеспечение для военной 3D-печати, чтобы многократно улучшить функциональность и модернизировать применяемые элементы и запасные части. Базовым предназначением проекта станет выполнение тестирования и анализ конечных изделий или моделирование аналогичных объектов для реверсинжиниринга.

Разработка предназначена для:
•    ускорения производства запасных частей для вторичного рынка;
•    улучшения и изменения конкретных устройств, чтобы они соответствовали новым условиям в военных задачах.

Классическим примером может служить усиление брони военных джипов для защиты от новых угроз, исходящих от самодельных взрывных устройств. Военные инженеры пытаются быстро вносить конструктивные изменения на основе пожеланий солдат, а также стремятся сделать их доступными с помощью 3D-печати. Передвижные армейские лаборатории уже протестировали инновационные технологии в боевых условиях, чтобы оценить эффективность использования трехмерной печати для обслуживания и ремонта, а также для обновления боекомплекта.

Преимущества, которые дают аддитивные технологии

Даже если на вооружении есть лучший танк в мире, но он не работает, потому что в двигатель попадает мелкий песок, мощная машина будет бесполезна. Например, во время войны в Персидском заливе вертолеты «Апачи» не могли использоваться так широко, как предполагалось, потому что крошечные частицы пыли загрязняли двигатель и силовые агрегаты. Первый в мире ударный вертолет, крайне необходимый для противотанковой и непосредственной поддержки пехоты с воздуха, был обездвижен. Один из вертолетов разбился из-за отсутствия дополнительного набора фильтров.

На войне всегда будут обстоятельства и условия, которые непредвиденным образом замедлят продвижение войск. Противник в это время будет развивать тактику и изготавливать оборонительные сооружения.

С помощью 3D-печати усилия по модернизации оборудования можно ускорить, но армия хочет стандартизировать продукцию и снизить риски, а также распространять передовой опыт. То есть военные стремятся отслеживать и систематизировать бесчисленные улучшения, ускоряя их внедрение за счет этой инновационной платформы.

Армия США серьезно относится к этой разработке, потратив сейчас 6,3 миллиона долларов и выделив из бюджета 11 млн., которые будут переданы Центру композитных материалов в университете Клемсона и подразделению производственных инноваций Технического колледжа Гринвилла. Часть денег пойдет в компанию 3D Systems, которая работает над созданием 9-лазерного металлического 3D-принтера с размером области 1000x1000x600 мм. Заказ включает разработку программного обеспечения и процесса печати.

Дополнительные возможности

В рамках нового проекта формируется сырьевая база данных, включающая металлы, пластмассы и композитные материалы, которые можно будет использовать для обучения искусственного интеллекта и создания цифровых моделей новых потенциальных ресурсов. Классификация деталей и материалов для печати на 3D-принтерах является серьезной задачей, так же, как и согласование требований заказчика с результатами работы. Любая разработка ускорит освоение новых материалов и создание необходимых 3D-печатных деталей в армии. Сочетание инноваций с программой тестирования будет очень продуктивным и предоставит массу недостающих сведений.

Разработка базы данных, а также проверка платформы цифрового жизненного цикла посредством экспериментального тестирования возможны с использованием современной научно-технической базы, доступной в Клемсонском центре композитных материалов, которая включает 3D-принтеры, теплофизическое испытательное оборудование, оптическую метрологию, квазистатический и динамический стенды ударных перегрузок, установки для ускоренного старения, высокоскоростные камеры и спектроскопические приборы.

Партнерство университета Клемсона и 3D Systems подчеркивает успех и неизменную приверженность американской системы высшего образования не только обеспечению высококвалифицированным персоналом, но и налаживанию важных партнерских отношений с бизнес-сообществом, что в конечном итоге приведет к развитию штата. Это сотрудничество повысит способность лаборатории развивать научное направление на передовом производстве, а также открывать новые таланты. И все это соответствует миссии компании по практическому применению научных знаний для трансформационного переосмысления.

Внедрение научного подхода в развитии станет настоящим ускорителем наращивания потенциала американских вооруженных сил. 3D-печать – это универсальная технология, которая превращает желания, идеи или потребности в готовые вещи. В некоторых случаях этим предметом может стать ручная граната. Это то, с чем приходится смириться, когда рассматривается влияние технологий на мир.