【インベントリ】各国の軍事産業において3Dプリントはどのような役割を果たしているのでしょうか？

「千里の道も一歩から、川は小川の集積から」という古い諺があります。千里の道も一歩ずつ進む必要があり、ここで強調されているのは集積の重要性です。蓄積といえば、3D プリントという技術を思い出します。これは特殊な技術です。従来の「減算型製造」とは異なり、「付加型製造」の手法で、下から上に向かって材料を一層ずつ積み重ねていきます。この層ごとの製造と層ごとの追加により、徐々に 3D プリント製品が実現します。

3D プリントは各国の軍事産業にどのような貢献をしてきましたか?
現代において、「3Dプリンティング技術」は科学技術ニュースで頻繁に登場する言葉となっており、イギリスの雑誌『エコノミスト』では「新たな産業革命の到来を牽引する」とさえ予測されている。この技術は、高度なデジタルとインテリジェントな「コピー」機能により、高い評価を受けています。民生化が進む一方で、防衛・軍事産業でも徐々に人気の「新参者」となっています。

3Dプリント技術は高価な戦闘機に使用されている

3D プリント技術が空母搭載航空機に応用される (出典: nrl.navy.mil)
3Dプリント技術は軍事や航空宇宙分野でも活用されており、高価な戦闘機や艦載機なども「プリント」できる。では、3D プリントは各国の軍事産業にどのような貢献をしているのでしょうか?

米国：3Dプリントが戦闘物流支援に役立つ

オクラホマ州のティンカー空軍基地には、米国空軍資材司令部 (AFMC) の航空機、エンジン、ミサイル、ソフトウェア、航空電子機器の管理および保守センターであるオクラホマシティ航空物流センター (OC-ALC) があります。その責任は、さまざまなサポートコンポーネント、戦闘機プログラムの開発、試験装置、産業オートメーションソフトウェアなど、さまざまな米国軍艦隊の航空機と技術の開発を管理することです。簡単に言えば、空軍ロジスティクスセンターは、あらゆる軍用航空機または軍用航空機に関連するすべてのものの飛行継続と安全の確保に責任を負っています。

米国の B-52 戦闘機の外観。航空機のメンテナンスと戦闘効率の向上のため、米国空軍と OC-ALC は現在、3D プリント技術を現在の空軍に取り入れ、任務のあらゆる側面を維持するという戦略計画を策定中です。 OC-ALC は、航空機エンジン部品の積層造形や、第 76 ソフトウェア保守グループが設計した最新の電子部品の 3D プリントなど、ワークフローを最適化するために 3D プリント技術を使用する予定です。

3D プリントは、米国の B-52 戦闘機の老朽化した部品の改良に使用されています。実際、OC-ALC 計画は、米国空軍のいくつかの物流施設で開発されている同様の計画の 1 つにすぎません。さらに、米国にはジョージア州のロビンズ空軍基地とユタ州のヒル空軍基地もあります。各基地は、航空機の整備・開発能力に3Dプリント技術を取り入れるための複合施設固有の計画を策定する。付加製造技術の導入は物流業務に大きな影響を与え、軍事基地全体の航空機整備能力を大幅に向上させます。

英国：トルネード戦闘機の部品を3Dプリント

2014年1月、3Dプリント技術で製造された部品を使用したトルネード戦闘機が試験飛行を完了し、英国メディアはこれを航空機製造分野における3Dプリント技術の大規模利用における画期的な出来事とみなした。 BAEシステムズは、飛行に成功した航空機の3Dプリント部品にはコックピットの無線シールド、着陸装置ガード、空気取り入れ口ブラケットなどが含まれていたと指摘した。部品は英国空軍基地で製造・組み立てられた。同社によれば、これは3Dプリント部品を搭載した戦闘機の試験飛行の初成功だという。

イギリスのトルネード戦闘機用のこれらの 3D プリント部品の製造コストは非常に低く、中には 100 ポンド (1 ポンドは約 1.64 米ドル) 未満のものもあります。 3Dプリント技術により、英国空軍は今後4年間で修理や部品交換の費用を120万ポンド節約できると予想されている。さらに、3Dプリント技術により、これらの部品の生産場所の制限がなくなりました。これらの3Dプリンターを最前線に送り、部品を直接加工・修理することができれば、イギリス空軍の戦闘能力が大幅に向上するでしょう。

韓国：3Dプリントで「F-15K戦闘機」を修理

韓国といえば、軍事面ではほとんど無視されているこの国も、3Dプリントでは成果を上げています。今年6月、韓国空軍が使用するF-15K戦闘機のエンジンが損傷した。エンジンのチタン合金製タービンシュラウドとコバルト合金製エアシールの修理が必要となり、品質を犠牲にすることなく部品をアップグレードできる耐久性と信頼性のある方法を見つけたいと考えていた。

韓国空軍が使用するF-15K戦闘機

DMTテクノロジーがF-15K戦闘機の部品を修理

DMT技術の動作原理は、主に高出力レーザーを使用して金属粉末を溶かすことです。今回のメンテナンスでは、韓国空軍は3Dプリント技術を使用することを選択しました。この目的のために、彼らはドイツの3Dプリンターメーカーを見つけ、専門的なDMT技術を使用して、エンジンシュラウドとシールの修理を迅速に完了しました。 DMT技術の動作原理は、主に高出力レーザーを使用して金属粉末を溶かすことです。これは最新かつ最も有望な3Dプリント技術の1つと考えられており、韓国の軍用機の部品をほぼ瞬時に修理することができます。

韓国は、北朝鮮のような敵に対して常に警戒するために軍事力を強化する必要がある。作戦中、金属粉末は3Dプリンターに継続的に供給され、レーザーによって均一に溶解され、その後再冷却されて固体になる。DMT技術により、漏れによる故障が起こらないことが保証され、3Dプリントされた部品は優れた機械的特性も提供できる。そのため、3Dプリントにより、韓国の主力戦闘機F-15Kは常に最高の状態に保たれ、北朝鮮のような神経質な敵にいつでも立ち向かうのに十分な自信を持つことができる。

ロシア：31時間で作られた3Dプリントドローン

ロシアの軍事力といえば、老若男女問わず、ほとんどの人が知っている。旧ソ連の軍事力の70％を継承しているため、軍事技術レベルはアメリカを除けばほぼ無敵である。その3Dプリント技術の強さは無視できません。

ロシアの3Dプリントドローン「ティール」（出典：sputniknews.com）
今年6月、「ロシアの展望」は、国営企業ロステック・グループが3Dプリンター技術を使ってドローンの試作品を製造したと報じた。重さは3.8キロ、翼幅は2.4メートル、時速90～100キロで飛行でき、飛行時間は1～1.5時間である。同社は構想から試作品まで2か月半で実現し、実際の生産にはわずか31時間、コストは20万ルーブル未満だった。

WaterDuck は水陸両用ドローンです。このドローンのユニークな特徴は、特別な着陸エリアを必要とせず、雪や排水溝など、あらゆる表面で離着陸できることです。高度6,000メートルを飛行する場合の制御範囲は2,500キロメートルに達し、ペイロードは300キログラムです。2〜3人の乗客または荷物を運ぶことができ、検知および監視機器を搭載することもできます。ドローンのエアクッションは飛行モードで回収することができ、アクセスが困難な被災地に物資を届けるのに活用できる。また、小型誘導ミサイルや高精度爆弾などの攻撃兵器の運搬、偵察任務など軍事作戦にも活用できる。

中国：「大型航空機」部品の3Dプリント

3D プリンティング技術は、国防や航空などの主要分野におけるハイエンドで複雑かつ微細構造の主要コンポーネントの製造に大きな役割を果たし、それらのアプリケーションをサポートするプラットフォームを提供しています。我が国はこの分野で他の先進国に遅れをとっておらず、それどころか、一部のハイテク軍事分野では主導的な立場にさえあります。

中国の戦闘機 J-15 は 3D プリント技術を採用している (出典: 新華網)
その中には、2015年9月3日に行われた抗日戦争勝利70周年記念大軍事パレードで披露された国産戦闘機の一部に、3Dプリンター技術で作られた部品が使われていた。

国内大型旅客機 C919 (出典: gbtimes.com)
中国は昨年、国産大型旅客機C919の製造詳細を発表した。機体部品はレーザー成形部品を使用して中央翼ラインを加工し、その最大サイズは3070mm、最大変形量は0.8mm未満である。全体の機械特性は航空機メーカーのテストに合格した。その材料特性、構造特性、部品サンプリング性能、大断面強度はすべて国産大型旅客機C919の設計要求を満たし、疲労性能を含む総合性能も従来の鍛造技術よりも優れている。さらに、3D プリント部品の強度一貫性は 2% であり、これはメーカーの技術指標要件である 5% よりも優れています。

将来の戦争では、3D プリント技術の使用により、武器と軍事物資の両方の「DIY」生産が可能になる可能性があり、つまり、戦闘員が戦場での作戦に必要な装備と物資を自ら生産できるようになります。

この写真は、アフガニスタンの戦争の様子を示しています（出典：en.wikipedia.org）
周知のとおり、戦場では兵站補給が最も脆弱な部分です。アフガニスタン戦争中、米軍は大量の戦闘部隊を動員し、補給の円滑化と人員の安全を確保しました。米軍は、当時の戦場ネットワーク、無人輸送ヘリコプター、自動車などと組み合わせて3Dプリンターを使用すれば、この問題は完全に解決できると考えています。3Dプリント技術により、実際のニーズを満たす食品、医薬品、装備を現場で製造することができ、兵站支援に革命的な変化をもたらします。

技術が十分に成熟していれば、3Dプリントは将来、戦場でのほぼすべてのニーズを満たすことができることがわかります。兵站物資を「複製」するこの「移動兵器庫」により、戦時中に戦闘消費を迅速に補充することができます。

情報元: 中関村オンライン

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