付加製造技術：機器の「コピー」の新時代を開く

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-9-20 11:05 に最後に編集されました。

設計図に詳細が書かれていなかったため、旧式のタイフーン戦闘機の離陸を助けたのは積層造形技術でした。従来の製造方法と比較すると、積層造形は金型、工具、固定具、複数の加工工程を必要とせず、簡単な装置だけで、さまざまな複雑で独特な部品を迅速かつ正確に「自由に製造」できるため、現代の加工製造分野における「破壊者」と言えるでしょう。近年、積層造形技術の飛躍的な進歩により、世界の主要軍事大国がこの重要な分野に注目するようになりました。米国防総省、欧州防衛庁などは相次いで「付加製造ロードマップ」を発表したり、最先端の軍事応用研究を行ったりして、付加製造を将来の戦場戦闘装備の保守・サポートの分野における技術的な「マスター」にし、さらには軍事装備の開発・変革の新たな原動力となることを目指している。

作成者：Yu Kaicheng マッキンゼー・グローバル・インスティテュートが発表した12の破壊的技術の中で、付加製造技術はモバイルインターネット、モノのインターネット、クラウド技術、知能ロボットとともにリストに載っており、第3次産業革命の始まりの重要な兆候とみなされている - 付加製造：機器「複製」の新時代の幕開け

「再生・再製造」の時代が到来 今日、軍事技術革新について語るとき、人々がまず思い浮かべるのは破壊的技術です。破壊的技術とは、従来とは異なるアプローチを取り、従来の技術や主流の技術に破壊的な影響を及ぼす可能性のある先進技術を指します。次のハイテク戦争の結果を左右する「破壊者」となるかもしれません。

人々が慣れ親しんできた伝統的な製造業の最大の問題は、それが「減算型の製造業」であるという点です。産業革命の時代に成熟したこの製造方法では、まずより大きな材料の物体を見つけ、それをより大きな形状から準備または成形し、次に材料の一部を取り除いて理想的な形状に切断する必要があります。この「ゆっくりとした着実な」製造プロセスでは、適切な生産モデルを得るために複数回の試行が必要になることがよくあります。同時に、さまざまな複雑な部品用のツールを製造するには多くの時間がかかります。現代社会のペースがますます速くなるにつれ、設備製造の開発要件を満たすことができなくなりました。
現在では、「複製・再製造」を実現できる積層造形技術が登場しています。付加製造とは、さまざまな材料を層ごとに積み重ねて、より大きな物体を形成する技術です。積層造形技術の登場により、本来は複製が困難だった高精度な材料が「入手が容易」となり、一括で複製も可能になった。積層造形技術は、主にコンピュータを使用して3次元データモデルを構築し、材料の蓄積によって形成し、最終的に形成された3次元物体材料を取得します。特にコンピュータソフトウェアとハードウェア技術の発展に伴い、積層造形の意味と種類は絶えず変化しています。現在、主に光硬化印刷、選択的レーザー印刷、熱溶解積層印刷などが含まれます。

理論上、付加製造は高速であるだけでなく、ほぼあらゆることが可能になります。エアバスは2014年に早くも、積層造形技術を用いた航空機部品と胴体構造の製造を完了したと発表しました。近年、プロセスの継続的な最適化と適用材料の多様性の増加に伴い、積層造形技術の生産効率、製品の精度と品質は着実に向上しています。さまざまな複合材料や臓器さえも製造できる積層造形技術も登場しており、経済生活、工業生産、航空宇宙などの分野で重要な役割を果たすことになります。同時に、世界の主要軍事大国は付加製造技術の研究に多額の投資を行っており、これは将来の軍事装備の開発において独自の技術的優位性を形成する可能性がある。
研究室から戦場へ加速中<br /> 実は、積層造形技術は近年に生まれた新しい製品ではなく、国防や軍事など多くの分野で古くから利用されてきました。 1980 年代、米国国防総省の国防高等研究計画局の支援を受けた積層造形技術は、3D Systems の実験用工作機械で誕生しました。現在、この技術は研究室から戦場へと急速に普及しています。 2012年5月、米陸軍はアフガニスタンに迅速装備展開研究所を配備し、3Dプリント技術を初めて戦闘に使用しました。付加製造技術の優れた特性のおかげで、迅速装備展開実験室は、非常に短い時間でアップグレードされたコンポーネントを開発することができ、アフガニスタンで米軍が直面している装備のメンテナンスや一時的な改良やアップグレードなどの問題を解決し、戦闘効率を大幅に向上させることができます。

付加製造に関しては、米国空軍はそれに精通しています。米空軍は、航空部品の迅速な生産を実現するために、小型機器の生産や組み立て要件の削減などの分野で積層造形の具体的な方法をさらに研究してきました。 F-18戦闘機のジェットパイプを例にとると、従来の方法で製造されたパイプは16個の部品で構成されていますが、積層造形技術を使用すれば、同じパイプを丸ごと製造できるため、製造コストを大幅に削減し、製品の品質を向上させることができます。現在、米空軍は積層造形技術を通じて旧式装備品の部品やコンポーネントの「寿命延長」を実現しており、将来の大型空軍装備品の製造・設計方法さえも変えることになるだろう。

米国国防総省は、付加製造の素晴らしさを味わい、付加製造技術を戦場に導入する決意をさらに固めている。 2016年末、米国国防総省は陸軍、海軍、空軍、国防兵站局の全面的な参加を得て「付加製造ロードマップ」を発表した。これは主に、装備の保守とサポート、遠征展開、新しいシステムコンポーネントの調達という3つの主要な応用分野を中心に展開され、設計、材料、プロセス、バリューチェーンの4つの側面から、米国軍が付加製造技術の戦場への「参加」を強化するための枠組みを提供している。現在、米国国防総省は積層造形を「第三次オフセット戦略」の新興技術として位置づけており、将来の戦場における兵站支援の重要な技術手段となることが期待されています。

偶然にも、欧州防衛庁も2017年4月に「付加製造の実現可能性調査および技術実証」プロジェクトを開始し、付加製造を欧州の産業競争力を強化し、戦場の主要地域への前方展開を加速するための重要な技術の1つとして特定しました。

機器開発に新たな変化をもたらす<br /> 付加製造技術は、生産モデルと先進的な製造技術の発展の一般的な傾向を表しており、製品の生産を大量生産からカスタマイズへと徐々に移行させ、現代社会と現代戦争のますます多様化する実際のニーズによりよく対応することを可能にします。特に、迅速な機動性、持続的なサポート、低コストなど、積層造形技術独自の利点は、今後の戦場の装備メンテナンス、兵站支援などの分野で重要な役割を果たすことになるでしょう。

米国国防総省の「付加製造ロードマップ」の構想によれば、付加製造技術は「冷たい」装備や部品の製造に加えて、将来の戦場に多くのこれまでにない新しいものをもたらすことになるだろう。例えば、アメリカの研究者は、積層造形技術を使って生きた組織や臓器を作り出した。アメリカ海軍研究所が発明した生物学的レーザープリンターは特許を取得しており、外傷性脳損傷、火傷、難聴など、戦場での「一般的な病気」の治療に将来重要な役割を果たすだろう。

研究者たちはまた、付加製造技術を使用して、非伝統的な表面に電子回路やアンテナを追加し、曲げたり、あらゆる物体の表面に貼り付けたりできるさまざまなセンサーを開発しており、これは軍事用のモノのインターネットの開発に「力」を加える可能性があります。さらに驚くべきことは、米軍が付加製造技術を使ったフードプリンターを開発し、兵士たちに豊富な料理の選択肢を提供し、戦闘能力をさらに高めようとしていることだ。

もちろん、付加製造技術を通じてさまざまな電子機器、センサー、防護装甲、医薬品、食品を入手することに加えて、航空宇宙、地上、海上戦闘分野における軍事装備の急速な発展を達成することは、依然として軍事における付加製造の応用の不可欠な部分です。付加製造は、インテリジェント機器の開発を大きく促進し、機器の研究開発組織と構造の統合開発、特にさまざまな生物組織や複合材料などの複雑な構造で構成される機器部品の製造を実現します。

将来、付加製造技術は装備の製造プロセスを大幅に改善し、装備の戦場適応性を高め、装備の研究開発に大きな変化をもたらすだけでなく、戦争の形態や戦闘スタイルにも破壊的な影響を及ぼすでしょう。

出典：中国軍事ネットワーク

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