防衛分野における付加製造の応用を含めると、軍事的価値は17億ドルに達する

この投稿は warrior bear によって 2022-7-1 22:08 に最後に編集されました

はじめに: 付加製造技術は、その強力な機能により、海洋、航空宇宙、自動車を含む多くの分野で広く使用されています。もちろん、世界中の防衛部門でも採用が進んでいます。実際、軍事用 3D プリント業界は 2027 年までに 17 億ドルの価値に達すると予想されています。

軍事製品にはより高速、より軽量、より低コストという要求があることを考えると、これらの機能を実現するには積層造形技術を選択するのが最も適切であることは間違いありません。 Antarctic Bear のこの記事では、各国の防衛分野における 3D プリント技術の応用事例がいくつか紹介されています。これらの実際の事例から、この技術が国防においていかに重要であるかがさらにわかります。
最大の金属 3D プリンター 米軍は積層造形の利点を非常に確信しており、2021年に世界最大の金属3Dプリンターを建造する計画を発表した。米陸軍のDEVCOM地上車両システムセンターは、ASTRO America、Ingersoll Machine Tool、Siemens、およびロックアイランド兵器廠のMELD Manufacturing共同製造技術センターの協力を得て、この巨大プリンターを製造している。このプリンターはシームレス船体プロジェクトの一部となり、最終目標は戦闘車両用の一体型船体を印刷することだ。このプロジェクトには約 14 か月かかると予想されており、最終的にはプリンターで長さ 30 フィート、幅 20 フィート、高さ 12 フィートの金属部品を印刷できるようになります。この点に関しては最近のニュースはありませんが、近い将来にプロジェクトが完了する可能性があります。

3D プリントされた滑走路 軍事および防衛分野におけるもう 1 つのアプリケーションは、ITAMCO (インディアナテクノロジーアンドマニュファクチャリングカンパニー) によるもので、同社は付加製造技術を使用して軍事遠征飛行場の滑走路を開発しました。これらの滑走路パッドは、遠征飛行場 (EAF) の必須構成要素です。その機能は、軍用機の離着陸を可能にするために、より弱い地盤で実施されることです。これまでは、アルミ板で作られた移動式滑走路が使用されていましたが、それが時代遅れになったため、軍は革新的な解決策を見つける必要がありました。ドイツ企業EOSのM290 3Dプリンターは、米空軍の軍事装備品のより軽量で耐久性の高いモデルを作成するために使用されています。

ExOne とその軍事ポッド ExOne は複数のパートナーと協力し、強力で頑丈な 3D プリント工場ポッドの開発を加速しました。具体的には、160万ドル相当の国防兵站局（DLA）との契約が関係しています。このプロセスでは、ExOne の Binderjet テクノロジーが軍事目的で使用されています。これは、その高速性、材料の柔軟性、操作の容易さが軍事の重要なニーズを十分に満たすことができるためです。軍事用に設計されたこの3Dプリンターは、バインダーを噴射し、20種類以上の金属、セラミック、その他の粉末材料をスプレーすることができると言われている。さらに、独自のハウジングやその他の機能により、軍用グレードのアプリケーションに最適であると言われています。

米海軍向け 3D プリントツール 米海軍も積層造形技術を活用しており、海兵隊は3Dプリントの威力を活用して新しい車両メンテナンスツールを開発している。海兵隊システム司令部は補給大隊および業界パートナーと協力し、海軍車両メンテナンスでよくある問題である金属からステアリングホイールを取り外すための付加製造治具を 3D プリントしました。付加製造により、メンテナンスとツールの準備にかかる時間が短縮され、部品の実際の待ち時間も約 25 日間に短縮されます。

米陸軍と南フロリダ大学が軽量マグネシウム合金の開発で協力 3Dプリント技術に関しては、米軍は関連企業と定期的に協力しているだけでなく、いくつかの大学とも協力しています。最近、セントラルフロリダ大学の科学者たちは、WE43と呼ばれるマグネシウム合金の3Dプリントに成功しました。研究者らがこの素材を開発した理由は偶然ではなく、軍事上の必要性からだと伝えられている。アメリカの兵士たちは非常に重い荷物や装備品を運ばなければならないことが多いため、彼らの荷物を軽減することは非常に必要な研究方向です。しかし、WE43と粉末レーザー核融合プロセスの助けにより、米陸軍とセントラルフロリダ大学は解決策を見つけたかもしれない。

3Dプリントされたボートのプロペラ
近年、フランスの有名企業 Naval Group は、さまざまなニーズを満たすために 3D プリント技術を活用しています。 2021 年 1 月、NavalGroup は積層造形、具体的には WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) プロセスを利用してプロペラを 3D プリントしました。 5枚の200kgブレードで構成されるこのプロペラは、機雷探知船「アンドロメダ」に搭載された。このプロジェクトのチームは、3Dプリント技術を使用することで、建設時間を大幅に短縮し、使用する材料の量を最小限に抑えることができたと説明した。

スペイン空軍、3D プリントでプロセスをアップグレード 付加製造により、部品の高硬度、高強度、その他の優れた特性を実現できます。研究者は、内部繊維強化により、部品が非常に大きな力を受ける場合に要求される厳しい性能条件にエラーなく耐えられるツールとエンドパーツを開発しました。マドリードでは、スペイン空軍のヘリコプター工場の責任者が、現在、従来の製造方法を避け、あらゆる部品を付加製造で作ろうとしていると語った。これらの部品には、ヘリコプターの着陸装置の漏れ制御測定ツールやヘリコプターのメインローターのカスタマイズされたキーが含まれます。

ユニバーサル・ラティスと同社が米軍のために設計したヘルメット
3D設計ソフトウェア会社General Latticeは、3Dプリントと高度な格子形状を通じて陸軍の戦闘用ヘルメットの衝撃吸収能力を向上させる契約を米陸軍と締結した。このプロジェクトのために、同社はヘルメットの素材を設計および生成するための一連の予測モデリングツールを開発しました。戦場での兵士の保護と頭部への衝撃後の生存率を向上させるため、3D プリントされた材料は実際の環境でテストされ、開発司令部兵士センターの性能要件が検証されます。

戦闘装甲車両のスペアパーツ オーストラリア陸軍は、SPEE3D が開発したコールドスプレー 3D プリントソリューションを使用して、装甲車両の 1 台用のスペアパーツを 12 個設計しました。これらのコンポーネントは複数の現場での使用に対してテストおよび認定されており、オーストラリア陸軍の機敏性を高めます。たとえば、印刷されたコンポーネントには、わずか 29 分で作成でき、総コストが 100 オーストラリアドルのホイールカバーが含まれていました。この場合に使用された機械は WarpSPEE3D であり、造形体積は 1000 x 700 mm、速度は 1 kg/分です。付加製造技術を導入することで、軍隊は装甲車両のダウンタイムを短縮し、緊急事態に適切に対応できるようになります。

アメリカ海軍と付加製造 アメリカ海軍は長年にわたり、いくつかの付加製造プロジェクトを実施してきました。目標は、特にスペアパーツの製造に関して、海の真ん中で活動するチームの敏捷性と効率性を高めることです。そのため、海軍大学院 (NPS) は、潜水艦やボートのスペアパーツや工具を設計するために Xerox ElemX 金属加工機に投資し、Xerox のサプライチェーンを短縮してカスタムコンポーネントを製造できるようにしました。 NPS は、海運分野で 3D プリントプロジェクトを立ち上げている唯一の企業ではありません。実際、MatterHackers は、必要なすべての 3D 機器のほか、トレーニングコースやメンテナンスを提供する 5 年間の契約を米国海軍と締結しています。

将来のエネルギープロジェクト 英国の未来エネルギープロジェクトは、研究、爆発物試験、新エネルギー製造、爆発モデリング、化学合成、熱特性評価、危険性試験などの分野で活動しています。このプロジェクトの目標は、新しいエネルギー材料と、その新しい材料を検証するための診断方法を作成することです。付加製造技術は、保管および輸送コストの削減や性能の向上など、潜在的なユーザーに多くの利点をもたらす新しい爆発物の配合を開発するために使用されます。料金は要件に合わせて正確に調整でき、これまでは考えられなかった新しい複雑なデザインで製造できます。製造プロセスでは、LabRAM 共鳴音響ミキサーを使用します。このミキサーは、物理的なブレードではなく音響エネルギーを使用して材料を混合するため、プロセスがより安全になります。

アストロアメリカが3Dプリント戦車船体を開発 シームレス船体プロジェクトのために、米国陸軍により応用科学技術研究機構（ASTRO America）が選定された。このプログラムは、米国国防総省の利益のために製造イノベーション研究所が支援しており、3D プリントを使用して戦闘車両の車体用ツールを開発および提供する取り組みの一環です。彼らは、車両の重量を減らし、性能と生存性を向上させながら、製造時間を短縮し、生産コストを下げることを望んでいます。

3Dプリントされた軍事兵舎
3D 建築会社 ICON は、軍事関連のプロジェクトを手がけることでよく知られています。この目的のため、オースティンを拠点とする同社は、テキサス州軍事省、Logan Architecture、Fort Structuresと提携し、北米最大の3Dプリント構造物である、テキサス州バストロップのキャンプ・スウィフト訓練センターの訓練用兵舎を建設した。 ICON 社の Vulcan Building System (セメントベースの材料を塗布できるタブレット操作のロボットプリンター) を使用して、同社と軍の協力により、兵士が居住するための初の 3D プリント兵舎の建設に成功しました。最終的な建設には、次の任務に備えて最大 72 人の兵士または空軍兵を収容できる 3,800 平方フィートの建物が含まれます。

3D プリントされた潜水艦の船体 長年にわたり、防衛部門は地上、空中、海上など多くの分野で 3D プリントを適用する方法を見つけてきました。実際、米軍の最新プロジェクトは、3Dプリントの比較的未知の領域である海底の探査です。 2017 年 1 月、オークリッジ国立研究所 (ORNL) は、この新しい取り組みにおいて米国海軍の破壊的技術研究所と提携し、軍事史上初の 3D プリント潜水艦船体の作成に貢献しました。チームは、ORNL の FDM 大面積積層造形 (BAAM) 技術を使用して、従来の製造方法よりも迅速かつ安価に、6 つの炭素繊維複合材セクションを備えた 30 フィートのコンセプト船体を製作しました。まだテスト中ではありますが、近いうちにさらに多くの 3D プリント潜水艦が海に出る兆しがあります。

メイン大学、米海兵隊向け兵站支援船を開発 3月にメイン大学（UMaine）はオロノにある先端構造複合材センターで2隻の大型船舶を新たに3Dプリントしたが、そのうち1隻はこれまでに建造された中で最大の積層造形船舶と言われている。 2隻の試作船は米海兵隊向けに開発され、兵站支援船として設計され、軍による実地使用に向けてテストされる予定であると理解されている。 2台のうち大きいほうは20フィートの輸送コンテナ2個を運ぶことができ、もう1台はライフル部隊全員の3日間分の食料、水、その他の物資を運ぶことができる。どちらの新しい船も、ポリマーベースの繊維強化複合材の複数の材料の混合物から 3D プリントされています。メイン大学によれば、わずか1か月でボート1隻を製造し組み立てることができたという。従来の製造方法を使用すると、このプロセスには最大 1 年かかります。

参考文献

インガソルとMELDが超大型金属3Dプリンターを共同開発、印刷部品のサイズは車両サイズに達する - 南極熊3D印刷ネットワーク - プラットフォーム（nanjixiong.com）
Naval Group がフランス海軍向けに 1 トンの船舶用プロペラを 3D プリント - Nanjixiong 3D プリントネットワーク - プラットフォーム (nanjixiong.com)
8,000語のお役立ち情報！コールドスプレー金属 3D プリント技術の開発状況 - 南吉雄 3D プリントネットワーク - プラットフォーム (nanjixiong.com)
米陸軍は ICON と協力し、西部最大の 3D プリント建築複合施設を建設 - 南極クマ 3D プリントネットワーク - プラットフォーム (nanjixiong.com)
英国国防省、爆発物の 3D プリントを計画 - Nanjixiong 3D プリントネットワーク - プラットフォーム (nanjixiong.com)
米海軍がORNLと協力し、BAAMで全長30フィートの潜水艦船体を3Dプリント - Nanjixiong 3D Printing Network - プラットフォーム (nanjixiong.com)
サイズは世界記録を破り、メイン大学が3Dプリントした「巨大船」は米海兵隊に搭載される - 南極クマ3Dプリントネットワーク - プラットフォーム（nanjixiong.com）

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