米海軍は艦船に3Dプリント研究所を設置し、即時の修理能力と新たな自由度をもたらす

この投稿は warrior bear によって 2023-8-12 22:28 に最後に編集されました

はじめに: 3D プリント技術の利点がますます顕著になるにつれて、軍事分野でのその応用が徐々に評価され始めています。特に、長期間海上を漂流する軍艦の場合、3D プリンターは海軍に海上での船舶修理の新たな方法をもたらす可能性があります。
2023年8月12日、アンタークティックベアは、米海軍のバターン揚陸艦（LHD-5）が艦内の3Dプリンター設備を使用して損傷した部品の即時修理を完了し、海軍が当初高額だった修理費用を大幅に節約したことを知りました。 LHD-5に乗艦している海軍の主任エンジニアは、今後数カ月以内に同様のプリンターを他の艦船や陸上の整備センターに導入する予定であると語った。
△2023年8月6日、米海軍の水兵が、第26海兵遠征部隊（MEU）を率いる強襲揚陸艦バターン（LHD 5）がスエズ運河を通過するのを見守った。（米海兵隊、ネイリー・ニーブス・ニーブス伍長撮影）
3D プリントにより船舶部品の修理サイクルが短縮される<br /> 上記の船舶修理部品はデバラスト空気圧縮機であり、乗組員が運航水深に応じて船舶の喫水を変更するのに役立ちます。バターンのジェイソン・ロイド少将は、故障したユニットを交換するために、海兵隊は通常、新品を入手するまで1年以上待たなければならないと述べた。
バターン号の乗組員は6月に船の紛失した部品を発見し、船の3Dプリンターを使って即座に新しい部品を製造しテストした。ロイド氏は、3Dプリンターの導入により、船舶部品の修理待ち時間が5日間に短縮され、海軍が約40万ドルを節約できた可能性があると述べた。
ロイド氏はメディアとのインタビューで、バターン艦の乗組員が3Dプリントされた機器をどのように使用したか、また付加製造技術を使用して船舶を修理することで海軍技術者にもたらされた大きな利便性について新たな詳細を明らかにした。また、この新しい修理方法が今後も発展し続けることを期待している。
△金属コールドスプレー積層造形法は、米海軍NAVSEAの潜水艦部品の製造に使用されている（写真提供：SPEE3D）
「付加製造と高度な製造は、私たちにとって本当に前進の道であり、私たちはそれを次のレベルに引き上げなければなりません」とロイドは語った。「私たちは第二次世界大戦のときのような鋳造能力も、必要な数の船を迅速に建造する能力もありません。そのため、これを実現するにはさまざまな技術を検討する必要がありますが、付加製造はその1つです。」
ロイズが計画通りに進めば、今後数年のうちに金属およびポリマー 3D プリンターがあらゆる地域のメンテナンスセンターと造船所に導入されることになるだろう。大型甲板の揚陸艦や航空母艦には金属プリンターが搭載され、その後、小型船舶にはポリマープリンターが搭載される予定です。」
△米海軍が艦上に搭載したMarkforged X7ポリマー3Dプリンター。画像提供：Markforged
船上の3Dプリンターは陸上チームと連携して動作します<br /> 最近の事例では、海上のバターン艦の乗組員が陸上のアポロ研究所の海軍技術者と新たな協力関係を築き、バラスト除去用空気圧縮機用の噴霧パネルの製造と試験を行った。「海軍は2018年にアポロ研究所を設立しました」と積層造形プログラムマネージャーのジェームズ・プラタ氏は語る。「それ以来、同研究所のエンジニアは主にメリーランド州カーデロックの海軍水上戦闘センターを拠点とし、3Dプリンターや関連するコンピューター支援設計アプリケーションを操作する船員に技術支援を提供してきました。」
無数のコンポーネントとサブコンポーネントを含む水陸両用戦闘艦の設計では、個々のプレートは無視できるほど小さいようです。しかしロイド氏は、供給システムには交換用のスプレープレートがないため、乗組員がプリンターを使用できない場合、海軍は容易に多額のコンプレッサー交換費用を負担することになるだろうと述べた。
バターン艦の乗組員が海上で噴霧器プレートを印刷できたのは、海軍海上システム司令部が5月に署名した許可書があったおかげでもある。ロイド氏は、今回の任務では乗組員が3Dプリンターを使って重要でない部品を製造することが許可されたが、それには艦長の承認が必要だったと述べた。「非クリティカル」とは、部品が故障したり損傷したりしても、乗船している船員に害が及ばないことを意味します。
「ここで私たちがやっているのは、すべての金属プリントを区別することです」とロイドは説明した。「重要度が低く、人を傷つけないプリントであれば、それをプリントして船の運用環境でテストします。重要度が高いプリントの場合、それをプリントして船上で故障し、人を危険にさらす可能性があるとしたら、それは別の話です。」
海軍にとって、より重要度の高い部品の製造に積層造形法を使い始めることが利益になるかどうかという質問に対して、ロイドは次のように答えた。「状況によります。平時、修理を待つのが不便なだけであれば、船のコア機能に不可欠な部品を印刷するリスクを冒す動機はありません。現在の環境では、船員を安全上のリスクにさらさないようにするために、研究室で多くのテストを行う必要があると思います。戦時環境であれば、その計算は変わります。ほとんどの司令官は、船を運用状態にし、部品の故障という技術的なリスクを受け入れる可能性があることを理解していると思います。」
数年前、海軍が初めて積層造形の実験を始めたとき、海軍のプログラムおよびエンジニアリングの専門家で、船員が使用するさまざまなテクノロジーを管理するシステムコマンドが、どのコンポーネントを 3D プリントできるかを個別に承認しました。ロイド氏は、この新たな認可により、船上の部品の約25％が印刷可能になると見積もっていると述べた。彼はまた、他の船舶や陸上の地域メンテナンスセンター (RMC) にも 3D プリント機能を導入する予定です。
これまで、米海軍はUSSジョン・C・ステニス（CVN-74）などいくつかの艦船に3Dプリンターを設置している。しかし、海上で印刷された金属部品の登場と、提督に何千もの船上部品を自由に修理できる広範な新しい権限が加わったことで、この新たな拡張の状況は一変しました。
「今年、ワスプに同じプリンターをもう1台設置する予定です」とロイド氏は強襲揚陸艦LHD-1について語った。「同じプリンターをRMCジャパン（2024年度）に設置し、その後5年間でさまざまな揚陸艦や航空母艦に設置する予定です。」
バターンに関しては、今年、USSバターン水陸両用即応群（LSD-50）の一部として第26海兵遠征部隊を中東およびカーターホールに運ぶため、乗組員は3Dプリントラボの実験やテストを行う機会が増えるかもしれない。

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