Подлодка за четыре недели и не только: как 3D печать меняет поле боя
На сегодняшний день технологии аддитивного производства не являются чем-то совершенно новым для оборонной промышленности многих государств. Происходящие в мире события, включая конфликт в Украине, лишь ускорили их внедрение и дальнейшее совершенствование.
Так, проводимая специальная военная операция показала высокую уязвимость традиционных цепочек поставок, а также стремительное истощение критически важных запасов боеприпасов и оборудования, особенно при условии затягивания конфликта. Это подвигло компании ВПК изучить альтернативные методы производства, которые могут обеспечить быстрое прототипирование и производство по требованию военных, в том числе непосредственно вблизи линии боевого соприкосновения и на удаленных театрах военных действий. Поэтому 3D печать стала переломным моментом, позволив производить сложные компоненты, запасные части и даже элементы оружия и целые боевые системы с беспрецедентной скоростью и эффективностью.
Что касается начала внедрения технологий аддитивного производства в оборонной промышленности, то поначалу 3D печать в большей степени использовалась для изготовления миниатюрных макетов и прототипов новых образцов вооружения и техники, а также их отдельных элементов. Это уже само по себе позволяло ускорить процесс проектирования и производства за счет возможности оперативно вносить изменения еще на стадии проектирования и создания моделей. Так на исследования уходило куда меньше времени и конкретные оружейные элементы теперь смогли поступать на испытания намного быстрее.
Примечательно, что наиболее широко 3D печать стала использоваться в авиастроении и, особенно, при производстве БПЛА. На первых этапах с помощью 3D-принтеров изготавливались отдельные части беспилотников, затем — целые корпуса, а впоследствии даже детали авиационных двигателей. Специалисты отмечают, что благодаря данной технологии время, затрачиваемое на производство различных изделий, сокращается на восемьдесят процентов, а вес деталей уменьшается на сорок процентов.
Подхвачены были новые технологии и в судостроении. Помимо использования соответствующего оборудования для быстрого изготовления запасных деталей непосредственно на боевых кораблях, включая авианосцы, инженерами военно-морских сил Соединенных Штатов был реализован проект «Подлодка для спецназа». Так, за четыре недели (одна на разработку и три на производство) удалось изготовить из углеродистого волокна при помощи технологии 3D печати подлодку, производство которой обычным способом заняло бы до полугода. А стоимость такой субмарины составила бы восемьсот тысяч долларов, вместо затраченных восьмидесяти тысяч.
Нашла свое применение 3D печать и в космической отрасли. На сегодняшний день она широко используется для изготовления не только отдельных элементов корпусов спутников, но и топливных баков для космических ракет и выводимых ими на околоземную и лунную орбиты спутников. Например, на запущенном 20 марта 2024 года китайском спутнике Tiandu-2 использовалась изготовленная методом 3D печати алюминиевая емкость для топлива. По заявлению китайских инженеров, использование данной технологии позволило выполнить сложную работу по изготовлению емкости со всеми необходимыми интегрированными узлами, включая патрубки для прокачки содержимого, в кратчайшие сроки. Эта методика ускорит разработку и производство узлов космических аппаратов и поэтому будет взята на вооружение.
Следует отметить, что технология 3D печати позволяет изготавливать сложные элементы и вдалеке от Земли, например, на будущих лунных и марсианских базах, а также на космических станциях. Формовка, плавка и черновая обработка деталей становятся не нужны, а значит связанные с этими этапами работы можно выполнять едва ли ни в офисе. К слову, еще в августе 2024 года Европейское космическое агентство провело успешный эксперимент по печати металлических объектов в космосе, открыв возможности для производства запчастей и оборудования на орбите. Это была первая из четырех тестовых форм, созданная аппаратом Metal 3D Printer, сконструированным и построенным компанией Airbus совместно с британским университетом Крэнфилда. Внешне полученные изделия не представляют собой ничего особенного, но это демонстрация технологии, которая сделает будущие миссии менее зависимыми от Земли так как в перспективе экипажи космических станций смогут своими силами изготавливать на орбите практически любые запчасти или специальное оборудование.
Примечательно, что отдельные опыты по работе с 3D печатью на МКС начались еще в 2014 году, но тогда это были изделия из пластика. Сейчас эта задача представляется как относительно несложная: пластик нагревается не слишком сильно, и им можно управлять даже в условиях невесомости. Металлическая же трехмерная печать потребовала серьезной доработки по сравнению с механизмом ее работы на Земле.
Следует сказать, что технологии 3D печати заинтересовали и военных строителей, которые стали использовать ее для быстрого возведения различных инженерных заграждений, сооружений, мостов и казарменных помещений. В частности, еще с 2015 года инженерный корпус армии США, ряд профильных организаций Пентагона и смежные предприятия изучают вопросы крупноразмерной печати и разрабатывают соответствующие системы. К настоящему времени разработали и довели до испытаний несколько моделей строительных 3D принтеров, применяющих бетонный раствор.
Одним словом, развитие технологии дошло уже до такого уровня, который позволяет буквально в домашних условиях создавать действующие образцы вооружения. Например, в полевых условиях за несколько часов американским военнослужащим удалось изготовить действующий ручной гранатомет калибром 40 мм под названием «R.A.M.B.O». Оружие состоит из пятидесяти частей, все из которых, за исключением пружин и метизов, напечатаны на 3D принтере. В ходе испытаний полученное изделие продемонстрировало характеристики, аналогичные подствольному гранатомету M203, изготовленному традиционным способом.
Используется 3D печать и для изготовления корпусов гранат и различных боеприпасов, которые можно изготовить прямо вблизи линии фронта или на удаленных театрах боевых действий. Об этом мы писали в первой части нашего повествования.
На сегодняшний день, в Интернете стали доступны чертежи для изготовления стрелкового оружия и его компонентов прямо у себя дома. Например, американская компания Defense Distributed, занимающаяся разработкой огнестрельного оружия (так называемого вики-оружия), компоненты которого можно распечатать на 3Dпринтере, еще 5 мая 2013 года опубликовала оригинальную разработку — файлы в формате STL, с помощью которых можно распечатать компоненты однозарядного пистолета, получившего название Liberator.
И хотя в последствии управление по контролю за оборонной торговлей Государственного департамента США потребовало от разработчика пистолета удалить эти файлы из общего доступа как нарушающие закон, в первые два дня после публикации файлы были скачаны более ста тысяч раз, и некоторые люди, успевшие скачать проект, переопубликовали его в виде torrent-файла. Примечательно при этом, что после нескольких лет судебной тяжбы между Госдепартаментом и Defense Distributed эта компания в июле 2018 года смогла добиться разрешения свободного распространения своих моделей оружия.
Постепенно разработка технологии 3D печати подбирается и к производству пищи, что также является привлекательным для военных. Достоинством этого является снижение стоимости питания, по сравнению с традиционной доставкой пайков; возможность составления индивидуального меню, в соответствии с предпочтениями каждого военнослужащего; возможность индивидуальной балансировки рациона, в зависимости от диетических потребностей каждого солдата.
Как видим, современные технологии все больше проникают в нашу повседневную жизнедеятельность, а общая нестабильность ситуации во всем мире лишь способствует внедрению новых технологий и в оборонную сферу. Основной фактор, способствующий продвижению 3D печати, играет необходимость снижения затрат, а изготовление таким образом нужных деталей прямо на месте решает проблемы логистики, позволяя экономить средства и время на доставке.
При этом интеграция аддитивных технологий в оборонную промышленность не ограничивается крупными компаниями и корпорациями, даже маленькие производства, а также небольшие стартапы, выпускающие продукцию военного назначения, берут технологию 3D печати себе на вооружение. Следует полагать, что сферы применения данной технологии, в том числе в оборонной промышленности, будут только расширяться, а оборонные подрядчики как большие, так и маленькие будут тесно сотрудничать друг с другом, чтобы использовать полученный опыт и достижения для развертывания инновационных решений на поле боя. Особенно большие перспективы видятся в рамках синергии 3D печати и робототехники.
Автор: Николай Тягников
Рекомендуем
