يلجأ الجيش بشكل متزايد إلى استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد
في أوائل أغسطس 2016 ، اختبرت البحرية الأمريكية بنجاح Osprey MV-22 tiltrotor. هذه الطائرة بحد ذاتها ليست غير عادية. كانت الآلة ذات اللولب المزدوج في الخدمة منذ فترة طويلة مع الولايات المتحدة سريع (تم تشغيله في النصف الثاني من الثمانينيات) ، ولكن لأول مرة في قصص تم تثبيت الأجزاء الهامة على المحرك المائل (تعتمد سلامة الطيران بشكل مباشر عليها) ، والتي تمت طباعتها على طابعة ثلاثية الأبعاد.
للاختبار ، قام الجيش الأمريكي بطباعة التيتانيوم عن طريق الليزر المباشر طبقة تلو طبقة لتلبيد قوس لربط المحرك بجناح tiltrotor. في الوقت نفسه ، تم تثبيت مقياس الضغط على الحامل نفسه ، وهو مصمم لتسجيل التشوه المحتمل للجزء. يتم توصيل كل محرك من محركي Osprey MV-22 المائل إلى الجناح باستخدام أربعة من هذه الأقواس. في الوقت نفسه ، في وقت أول رحلة تجريبية لمحرك الإمالة ، والتي جرت في 1 أغسطس 2016 ، تم تثبيت شريحة واحدة فقط مطبوعة على طابعة ثلاثية الأبعاد. تم الإبلاغ سابقًا عن تثبيت حوامل محرك الطباعة ثلاثية الأبعاد على المحرك المائل.
شارك مركز الاستخدام القتالي في تطوير الأجزاء المطبوعة لمحرك الإمالة طيران بحرية الولايات المتحدة الموجودة في القاعدة المشتركة McGuire-Dix-Lakehurst في نيو جيرسي. أجريت اختبارات طيران Osprey MV-22 بأجزاء مطبوعة في نهر باتكسنت ، قاعدة القوات البحرية الأمريكية ، واعترف الجيش بأن الاختبارات كانت ناجحة تمامًا. يعتقد الجيش الأمريكي أنه بفضل الإدخال الواسع لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في المستقبل ، سيكون بمقدوره إنتاج قطع غيار للطائرات المكشوفة بسرعة وبتكلفة منخفضة نسبيًا. في هذه الحالة ، يمكن طباعة التفاصيل الضرورية مباشرة على السفن. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تعديل الأجزاء المطبوعة لتحسين أداء المكونات والأنظمة الموجودة على اللوحة.
كان الجيش الأمريكي مهتمًا بتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد منذ بضع سنوات ، ولكن حتى وقت قريب ، لم تكن وظيفة الطابعات ثلاثية الأبعاد واسعة جدًا بحيث يمكن استخدامها في الوضع اليومي لبناء أجزاء معقدة للغاية. تم إنشاء أجزاء لمحرك الإمالة باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد للطباعة المضافة. الجزء مصنوع تدريجياً في طبقات. يتم ربط كل ثلاث طبقات من غبار التيتانيوم بالليزر ، وتتكرر هذه العملية طالما كان ذلك ضروريًا للحصول على الشكل المطلوب. بعد الانتهاء ، يتم قطع الزائدة عن الجزء ؛ العنصر المستلم جاهز تمامًا للاستخدام. منذ اكتمال الاختبارات بنجاح ، لن يتوقف الجيش الأمريكي عند هذا الحد ، بل سيقومون ببناء 3 عناصر هيكلية مائلة أكثر أهمية ، سيكون نصفها أيضًا من التيتانيوم والصلب الآخر.
الطباعة ثلاثية الأبعاد في روسيا وجميع أنحاء العالم
على الرغم من حقيقة أن إنتاج نوع الطابعة قد تم تنفيذه بنجاح في الولايات المتحدة وروسيا منذ عدة سنوات ، إلا أن إنشاء عناصر للمعدات العسكرية في طور الانتهاء منه واختباره. بادئ ذي بدء ، يرجع هذا إلى المتطلبات العالية جدًا لجميع المنتجات العسكرية ، خاصة من حيث الموثوقية والمتانة. ومع ذلك ، لم ينجح الأمريكيون وحدهم في هذا المجال. للسنة الثانية على التوالي ، ينتج المصممون الروس قطع غيار للبنادق الهجومية والمسدسات قيد التطوير باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. التقنيات الجديدة توفر الوقت الثمين على الرسومات. ويمكن أن يوفر وضع مثل هذه الأجزاء في التيار الاستبدال السريع على الأرض ، في كتائب الإصلاح ، حيث لن تكون هناك حاجة لانتظار وصول قطع الغيار من المصنع لنفسه. الدبابات أو المركبات الجوية بدون طيار.
بالنسبة للغواصات ، فإن الطابعات ثلاثية الأبعاد العسكرية تستحق وزنها بالذهب ، لأنه أثناء التنقل الذاتي لمسافات طويلة ، فإن استبدال الأجزاء بواسطة قوات الغواصات أنفسهم سيعطي الغواصة موردًا لا ينضب تقريبًا. لوحظ وضع مماثل مع السفن التي تسير في رحلة طويلة ، كاسحات الجليد. ستتلقى معظم هذه السفن قريبًا طائرات بدون طيارالأمر الذي سيتطلب في النهاية الإصلاح أو الاستبدال الكامل. إذا ظهرت طابعة ثلاثية الأبعاد على ظهر السفينة ، مما سيسمح لك بطباعة قطع الغيار بسرعة ، فيمكن استخدام الجهاز مرة أخرى في غضون ساعات قليلة. في ظروف عبور العمليات والتنقل العالي لمسرح العمليات ، فإن التجميع المحلي لأجزاء وتجمعات وآليات معينة مباشرة في الموقع سيجعل من الممكن الحفاظ على مستوى عالٍ من كفاءة وحدات الدعم.
بينما يطلق الجيش الأمريكي طائراته المكشوفة ، يستخدم المصنعون الروس لخزان Armata طابعة صناعية في Uralvagonzavod للعام الثاني. بمساعدتها ، يتم إنتاج أجزاء من المركبات المدرعة ، وكذلك المنتجات المدنية. ولكن حتى الآن ، يتم استخدام هذه التفاصيل فقط للنماذج الأولية ، على سبيل المثال ، تم استخدامها في إنشاء خزان Armata واختباره. في قسم كلاشينكوف ، وكذلك في TsNIITOCHMASH ، بأمر من الجيش الروسي ، يصنع المصممون أجزاء مختلفة من البندقية أسلحة من رقائق معدنية وبوليمر على طابعات ثلاثية الأبعاد. ليس بعيدًا عنهم مكتب تصميم أجهزة Tula Shipunov ، KPB الشهير ، المعروف بتشكيلته الغنية من الأسلحة المصنعة: من المسدسات إلى الصواريخ عالية الدقة. على سبيل المثال ، يتم تجميع مسدس واعد وبندقية هجومية ADS ، المصممة لتحل محل جنود القوات الخاصة AK3M و APS ، من أجزاء بلاستيكية عالية القوة مطبوعة على طابعة. بالنسبة لبعض المنتجات العسكرية ، تمكنت KPB بالفعل من إنشاء قوالب ، ويتم حاليًا العمل على التجميع التسلسلي للمنتجات.
في الظروف التي يُلاحظ فيها سباق تسلح جديد في العالم ، يصبح توقيت إطلاق أنواع جديدة من الأسلحة مهمًا. على سبيل المثال ، في المركبات المدرعة ، عادةً ما تستغرق عملية إنشاء مخطط ونقله من الرسومات إلى نموذج أولي عامًا أو عامين. في تطوير الغواصات ، هذه الفترة أطول مرتين بالفعل. يقول أليكسي كوندراتييف ، الخبير في مجال البحرية: "ستعمل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على تقليل الوقت عدة مرات إلى عدة أشهر". "يمكن للمصممين توفير الوقت على الرسومات عند تصميم نموذج ثلاثي الأبعاد على جهاز كمبيوتر وإنتاج نموذج أولي للجزء المطلوب على الفور. في كثير من الأحيان ، تتم إعادة صياغة الأجزاء مع مراعاة الاختبارات التي تم إجراؤها وفي عملية الصقل. في هذه الحالة ، يمكنك تحرير التجميع بدلاً من الجزء والتحقق من جميع الخصائص الميكانيكية ، وكيف تتفاعل الأجزاء مع بعضها البعض. في النهاية ، سيسمح توقيت إنشاء نموذج أولي للمصممين بتقليل الوقت الإجمالي للعينة النهائية الأولى لدخول مرحلة الاختبار. في الوقت الحاضر ، يستغرق إنشاء جيل جديد من الغواصات النووية حوالي 2-3 عامًا: من الرسم التخطيطي إلى المسمار الأخير أثناء التجميع. مع مزيد من التطوير للطباعة الصناعية ثلاثية الأبعاد والإنتاج الضخم للأجزاء بهذه الطريقة ، يمكن تقليل الشروط بما لا يقل عن 15 إلى 20 مرات ".
وفقًا للخبراء ، أصبحت التقنيات الحديثة الآن على بعد عام أو عامين من الإنتاج الضخم لأجزاء التيتانيوم على الطابعات ثلاثية الأبعاد. من الآمن القول أنه بحلول نهاية عام 3 ، سيقبل الممثلون العسكريون في مؤسسات المجمع الصناعي العسكري المعدات التي سيتم تجميعها بنسبة 2020-30 ٪ باستخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد. في الوقت نفسه ، يعتبر إنشاء أجزاء خزفية على طابعة ثلاثية الأبعاد ، والتي تتميز بالقوة العالية ، وخفة الوزن وخصائص الحماية من الحرارة ، أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة للعلماء. تُستخدم هذه المواد على نطاق واسع في صناعات الفضاء والطيران ، ولكن يمكن استخدامها بكميات أكبر. على سبيل المثال ، فإن إنشاء محرك سيراميك على طابعة ثلاثية الأبعاد يفتح الأفق لإنشاء طائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت. مع مثل هذا المحرك ، يمكن لطائرة ركاب أن تطير من فلاديفوستوك إلى برلين في غضون ساعتين.
يُذكر أيضًا أن العلماء الأمريكيين قد اخترعوا تركيبة صمغية مخصصة للطباعة في الطابعات ثلاثية الأبعاد. تكمن قيمة هذه الصيغة في القوة العالية للمواد التي يتم الحصول عليها منها. على سبيل المثال ، يمكن لمثل هذه المواد أن تتحمل درجات حرارة حرجة تتجاوز 3 درجة مئوية ، وهو أعلى بعشر مرات من استقرار العديد من المواد الحديثة. تقدر ستيفاني تومبكينز ، مديرة إدارة العلوم لأبحاث الدفاع المتقدمة ، أن المواد الجديدة التي تم إنشاؤها على الطابعات ثلاثية الأبعاد سيكون لها مجموعات فريدة من الخصائص والخصائص التي لم يتم استخدامها بعد. وفقًا لـ Tompkins ، بفضل التقنيات الجديدة ، سنكون قادرين على الحصول على جزء قوي له كتلة صغيرة وأبعاد ضخمة. يعتقد العلماء أن إنتاج أجزاء السيراميك على طابعة ثلاثية الأبعاد سيعني إنجازًا علميًا ، بما في ذلك إنتاج المنتجات المدنية.
أول قمر صناعي روسي ثلاثي الأبعاد
حاليًا ، تعمل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بالفعل بنجاح على إنتاج أجزاء مباشرة على متن محطات الفضاء. لكن الخبراء المحليين قرروا المضي قدمًا إلى أبعد من ذلك ، فقرروا على الفور إنشاء قمر صناعي باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد. أنشأت شركة Energia Rocket and Space Corporation قمرًا صناعيًا والجسم والقوس وعددًا من الأجزاء الأخرى التي طُبعت على طابعة ثلاثية الأبعاد. في الوقت نفسه ، هناك توضيح مهم وهو أن القمر الصناعي الصغير تم إنشاؤه بواسطة مهندسي Energia جنبًا إلى جنب مع طلاب جامعة Tomsk Polytechnic (TPU). حصل أول قمر صناعي للطابعة على الاسم الكامل "Tomsk-TPU-3" (الرقم 3 في الاسم تكريما للذكرى الـ 120 للجامعة ، والتي تم الاحتفال بها في مايو 120). تم إطلاقه بنجاح في الفضاء في ربيع عام 120 مع المركبة الفضائية Progress MS-2016 ، وتم تسليم القمر الصناعي إلى محطة الفضاء الدولية ثم إطلاقه في الفضاء. هذه الوحدة هي القمر الصناعي الأول والوحيد في العالم ثلاثي الأبعاد.
ينتمي القمر الصناعي الذي أنشأه طلاب TPU إلى فئة الأقمار الصناعية النانوية (CubSat). لها الأبعاد التالية 300 × 100 × 100 مم. كان هذا القمر الصناعي أول مركبة فضائية في العالم يطبع جسمها باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. في المستقبل ، يمكن أن تصبح هذه التكنولوجيا اختراقًا حقيقيًا في إنشاء أقمار صناعية صغيرة ، فضلاً عن جعل استخدامها أكثر سهولة وانتشارًا. تم تطوير تصميم المركبة الفضائية في مركز الأبحاث والتعليم "تقنيات الإنتاج الحديثة" في TPU. تم إنشاء المواد التي صنع منها القمر الصناعي بواسطة علماء من جامعة تومسك للفنون التطبيقية ومعهد فيزياء القوة وعلوم المواد التابع لفرع سيبيريا التابع لأكاديمية العلوم الروسية. كان الغرض الرئيسي من إنشاء القمر الصناعي هو اختبار التقنيات الجديدة في علوم المواد الفضائية ؛ وسيساعد العلماء الروس على اختبار العديد من التطورات في جامعة تومسك وشركائها.
وفقًا للخدمة الصحفية للجامعة ، تم التخطيط لإطلاق القمر الصناعي النانوي Tomsk-TPU-120 أثناء سير رواد الفضاء من محطة الفضاء الدولية. القمر الصناعي مضغوط إلى حد ما ، ولكنه في الوقت نفسه ، مركبة فضائية كاملة مع بطاريات وألواح شمسية ومعدات راديو على متنها وأجهزة أخرى. لكن ميزتها الرئيسية كانت أن جسدها طُبع على طابعة ثلاثية الأبعاد.
ستسجل أجهزة الاستشعار المختلفة للقمر الصناعي النانوي درجة الحرارة على متنها وعلى البطاريات واللوحات ومعلمات المكونات الإلكترونية. سيتم بعد ذلك نقل كل هذه المعلومات إلى Earth عبر الإنترنت. بناءً على هذه المعلومات ، سيتمكن العلماء الروس من تحليل حالة مواد القمر الصناعي وتحديد ما إذا كانوا سيستخدمونها في تطوير وبناء المركبات الفضائية في المستقبل. تجدر الإشارة إلى أن أحد الجوانب المهمة لتطوير المركبات الفضائية الصغيرة هو أيضًا تدريب موظفين جدد للصناعة. اليوم ، يقوم طلاب ومعلمي جامعة تومسك بوليتكنيك بتطوير وتصنيع وتحسين تصميمات مختلف المركبات الفضائية الصغيرة بأيديهم ، مع الحصول ليس فقط على المعرفة الأساسية عالية الجودة ، ولكن أيضًا على المهارات العملية اللازمة. وهذا ما يجعل خريجي هذه المؤسسة التعليمية متخصصين فريدين في المستقبل.
تتضمن الخطط المستقبلية للعلماء الروس وممثلي الصناعة إنشاء "سرب" كامل من الأقمار الصناعية الجامعية. "نتحدث اليوم عن الحاجة إلى تحفيز طلابنا على دراسة كل شيء مرتبط بطريقة أو بأخرى بالفضاء - يمكن أن يكون هذا طاقة ومواد وإنشاء محركات جيل جديد ، إلخ. ناقشنا سابقًا أن الاهتمام بالفضاء في البلاد قد تلاشى بعض الشيء ، لكن يمكن إحياؤه. لهذا ، من الضروري ألا تبدأ حتى من مقعد الطلاب ، ولكن أيضًا من المدرسة. وهكذا ، شرعنا في طريق تطوير وإنتاج CubeSat - الأقمار الصناعية الصغيرة ، "تلاحظ الخدمة الصحفية في جامعة تومسك للفنون التطبيقية بالإشارة إلى رئيس هذه المؤسسة التعليمية العليا ، بيتر تشوبيك.
مصادر المعلومات:
http://www.utro.ru/articles/2016/08/15/1293813.shtml
https://nplus1.ru/news/2016/08/04/video
http://news.tpu.ru/news/2016/02/02/24769
http://ria.ru/space/20160401/1400943777.html
للاختبار ، قام الجيش الأمريكي بطباعة التيتانيوم عن طريق الليزر المباشر طبقة تلو طبقة لتلبيد قوس لربط المحرك بجناح tiltrotor. في الوقت نفسه ، تم تثبيت مقياس الضغط على الحامل نفسه ، وهو مصمم لتسجيل التشوه المحتمل للجزء. يتم توصيل كل محرك من محركي Osprey MV-22 المائل إلى الجناح باستخدام أربعة من هذه الأقواس. في الوقت نفسه ، في وقت أول رحلة تجريبية لمحرك الإمالة ، والتي جرت في 1 أغسطس 2016 ، تم تثبيت شريحة واحدة فقط مطبوعة على طابعة ثلاثية الأبعاد. تم الإبلاغ سابقًا عن تثبيت حوامل محرك الطباعة ثلاثية الأبعاد على المحرك المائل.
شارك مركز الاستخدام القتالي في تطوير الأجزاء المطبوعة لمحرك الإمالة طيران بحرية الولايات المتحدة الموجودة في القاعدة المشتركة McGuire-Dix-Lakehurst في نيو جيرسي. أجريت اختبارات طيران Osprey MV-22 بأجزاء مطبوعة في نهر باتكسنت ، قاعدة القوات البحرية الأمريكية ، واعترف الجيش بأن الاختبارات كانت ناجحة تمامًا. يعتقد الجيش الأمريكي أنه بفضل الإدخال الواسع لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد في المستقبل ، سيكون بمقدوره إنتاج قطع غيار للطائرات المكشوفة بسرعة وبتكلفة منخفضة نسبيًا. في هذه الحالة ، يمكن طباعة التفاصيل الضرورية مباشرة على السفن. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تعديل الأجزاء المطبوعة لتحسين أداء المكونات والأنظمة الموجودة على اللوحة.
التيتانيوم المطبوع جبل قوس جبل
كان الجيش الأمريكي مهتمًا بتقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد منذ بضع سنوات ، ولكن حتى وقت قريب ، لم تكن وظيفة الطابعات ثلاثية الأبعاد واسعة جدًا بحيث يمكن استخدامها في الوضع اليومي لبناء أجزاء معقدة للغاية. تم إنشاء أجزاء لمحرك الإمالة باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد للطباعة المضافة. الجزء مصنوع تدريجياً في طبقات. يتم ربط كل ثلاث طبقات من غبار التيتانيوم بالليزر ، وتتكرر هذه العملية طالما كان ذلك ضروريًا للحصول على الشكل المطلوب. بعد الانتهاء ، يتم قطع الزائدة عن الجزء ؛ العنصر المستلم جاهز تمامًا للاستخدام. منذ اكتمال الاختبارات بنجاح ، لن يتوقف الجيش الأمريكي عند هذا الحد ، بل سيقومون ببناء 3 عناصر هيكلية مائلة أكثر أهمية ، سيكون نصفها أيضًا من التيتانيوم والصلب الآخر.
الطباعة ثلاثية الأبعاد في روسيا وجميع أنحاء العالم
على الرغم من حقيقة أن إنتاج نوع الطابعة قد تم تنفيذه بنجاح في الولايات المتحدة وروسيا منذ عدة سنوات ، إلا أن إنشاء عناصر للمعدات العسكرية في طور الانتهاء منه واختباره. بادئ ذي بدء ، يرجع هذا إلى المتطلبات العالية جدًا لجميع المنتجات العسكرية ، خاصة من حيث الموثوقية والمتانة. ومع ذلك ، لم ينجح الأمريكيون وحدهم في هذا المجال. للسنة الثانية على التوالي ، ينتج المصممون الروس قطع غيار للبنادق الهجومية والمسدسات قيد التطوير باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. التقنيات الجديدة توفر الوقت الثمين على الرسومات. ويمكن أن يوفر وضع مثل هذه الأجزاء في التيار الاستبدال السريع على الأرض ، في كتائب الإصلاح ، حيث لن تكون هناك حاجة لانتظار وصول قطع الغيار من المصنع لنفسه. الدبابات أو المركبات الجوية بدون طيار.
بالنسبة للغواصات ، فإن الطابعات ثلاثية الأبعاد العسكرية تستحق وزنها بالذهب ، لأنه أثناء التنقل الذاتي لمسافات طويلة ، فإن استبدال الأجزاء بواسطة قوات الغواصات أنفسهم سيعطي الغواصة موردًا لا ينضب تقريبًا. لوحظ وضع مماثل مع السفن التي تسير في رحلة طويلة ، كاسحات الجليد. ستتلقى معظم هذه السفن قريبًا طائرات بدون طيارالأمر الذي سيتطلب في النهاية الإصلاح أو الاستبدال الكامل. إذا ظهرت طابعة ثلاثية الأبعاد على ظهر السفينة ، مما سيسمح لك بطباعة قطع الغيار بسرعة ، فيمكن استخدام الجهاز مرة أخرى في غضون ساعات قليلة. في ظروف عبور العمليات والتنقل العالي لمسرح العمليات ، فإن التجميع المحلي لأجزاء وتجمعات وآليات معينة مباشرة في الموقع سيجعل من الممكن الحفاظ على مستوى عالٍ من كفاءة وحدات الدعم.
اوسبري إم في-22
بينما يطلق الجيش الأمريكي طائراته المكشوفة ، يستخدم المصنعون الروس لخزان Armata طابعة صناعية في Uralvagonzavod للعام الثاني. بمساعدتها ، يتم إنتاج أجزاء من المركبات المدرعة ، وكذلك المنتجات المدنية. ولكن حتى الآن ، يتم استخدام هذه التفاصيل فقط للنماذج الأولية ، على سبيل المثال ، تم استخدامها في إنشاء خزان Armata واختباره. في قسم كلاشينكوف ، وكذلك في TsNIITOCHMASH ، بأمر من الجيش الروسي ، يصنع المصممون أجزاء مختلفة من البندقية أسلحة من رقائق معدنية وبوليمر على طابعات ثلاثية الأبعاد. ليس بعيدًا عنهم مكتب تصميم أجهزة Tula Shipunov ، KPB الشهير ، المعروف بتشكيلته الغنية من الأسلحة المصنعة: من المسدسات إلى الصواريخ عالية الدقة. على سبيل المثال ، يتم تجميع مسدس واعد وبندقية هجومية ADS ، المصممة لتحل محل جنود القوات الخاصة AK3M و APS ، من أجزاء بلاستيكية عالية القوة مطبوعة على طابعة. بالنسبة لبعض المنتجات العسكرية ، تمكنت KPB بالفعل من إنشاء قوالب ، ويتم حاليًا العمل على التجميع التسلسلي للمنتجات.
في الظروف التي يُلاحظ فيها سباق تسلح جديد في العالم ، يصبح توقيت إطلاق أنواع جديدة من الأسلحة مهمًا. على سبيل المثال ، في المركبات المدرعة ، عادةً ما تستغرق عملية إنشاء مخطط ونقله من الرسومات إلى نموذج أولي عامًا أو عامين. في تطوير الغواصات ، هذه الفترة أطول مرتين بالفعل. يقول أليكسي كوندراتييف ، الخبير في مجال البحرية: "ستعمل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على تقليل الوقت عدة مرات إلى عدة أشهر". "يمكن للمصممين توفير الوقت على الرسومات عند تصميم نموذج ثلاثي الأبعاد على جهاز كمبيوتر وإنتاج نموذج أولي للجزء المطلوب على الفور. في كثير من الأحيان ، تتم إعادة صياغة الأجزاء مع مراعاة الاختبارات التي تم إجراؤها وفي عملية الصقل. في هذه الحالة ، يمكنك تحرير التجميع بدلاً من الجزء والتحقق من جميع الخصائص الميكانيكية ، وكيف تتفاعل الأجزاء مع بعضها البعض. في النهاية ، سيسمح توقيت إنشاء نموذج أولي للمصممين بتقليل الوقت الإجمالي للعينة النهائية الأولى لدخول مرحلة الاختبار. في الوقت الحاضر ، يستغرق إنشاء جيل جديد من الغواصات النووية حوالي 2-3 عامًا: من الرسم التخطيطي إلى المسمار الأخير أثناء التجميع. مع مزيد من التطوير للطباعة الصناعية ثلاثية الأبعاد والإنتاج الضخم للأجزاء بهذه الطريقة ، يمكن تقليل الشروط بما لا يقل عن 15 إلى 20 مرات ".
وفقًا للخبراء ، أصبحت التقنيات الحديثة الآن على بعد عام أو عامين من الإنتاج الضخم لأجزاء التيتانيوم على الطابعات ثلاثية الأبعاد. من الآمن القول أنه بحلول نهاية عام 3 ، سيقبل الممثلون العسكريون في مؤسسات المجمع الصناعي العسكري المعدات التي سيتم تجميعها بنسبة 2020-30 ٪ باستخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد. في الوقت نفسه ، يعتبر إنشاء أجزاء خزفية على طابعة ثلاثية الأبعاد ، والتي تتميز بالقوة العالية ، وخفة الوزن وخصائص الحماية من الحرارة ، أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة للعلماء. تُستخدم هذه المواد على نطاق واسع في صناعات الفضاء والطيران ، ولكن يمكن استخدامها بكميات أكبر. على سبيل المثال ، فإن إنشاء محرك سيراميك على طابعة ثلاثية الأبعاد يفتح الأفق لإنشاء طائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت. مع مثل هذا المحرك ، يمكن لطائرة ركاب أن تطير من فلاديفوستوك إلى برلين في غضون ساعتين.
يُذكر أيضًا أن العلماء الأمريكيين قد اخترعوا تركيبة صمغية مخصصة للطباعة في الطابعات ثلاثية الأبعاد. تكمن قيمة هذه الصيغة في القوة العالية للمواد التي يتم الحصول عليها منها. على سبيل المثال ، يمكن لمثل هذه المواد أن تتحمل درجات حرارة حرجة تتجاوز 3 درجة مئوية ، وهو أعلى بعشر مرات من استقرار العديد من المواد الحديثة. تقدر ستيفاني تومبكينز ، مديرة إدارة العلوم لأبحاث الدفاع المتقدمة ، أن المواد الجديدة التي تم إنشاؤها على الطابعات ثلاثية الأبعاد سيكون لها مجموعات فريدة من الخصائص والخصائص التي لم يتم استخدامها بعد. وفقًا لـ Tompkins ، بفضل التقنيات الجديدة ، سنكون قادرين على الحصول على جزء قوي له كتلة صغيرة وأبعاد ضخمة. يعتقد العلماء أن إنتاج أجزاء السيراميك على طابعة ثلاثية الأبعاد سيعني إنجازًا علميًا ، بما في ذلك إنتاج المنتجات المدنية.
أول قمر صناعي روسي ثلاثي الأبعاد
حاليًا ، تعمل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بالفعل بنجاح على إنتاج أجزاء مباشرة على متن محطات الفضاء. لكن الخبراء المحليين قرروا المضي قدمًا إلى أبعد من ذلك ، فقرروا على الفور إنشاء قمر صناعي باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد. أنشأت شركة Energia Rocket and Space Corporation قمرًا صناعيًا والجسم والقوس وعددًا من الأجزاء الأخرى التي طُبعت على طابعة ثلاثية الأبعاد. في الوقت نفسه ، هناك توضيح مهم وهو أن القمر الصناعي الصغير تم إنشاؤه بواسطة مهندسي Energia جنبًا إلى جنب مع طلاب جامعة Tomsk Polytechnic (TPU). حصل أول قمر صناعي للطابعة على الاسم الكامل "Tomsk-TPU-3" (الرقم 3 في الاسم تكريما للذكرى الـ 120 للجامعة ، والتي تم الاحتفال بها في مايو 120). تم إطلاقه بنجاح في الفضاء في ربيع عام 120 مع المركبة الفضائية Progress MS-2016 ، وتم تسليم القمر الصناعي إلى محطة الفضاء الدولية ثم إطلاقه في الفضاء. هذه الوحدة هي القمر الصناعي الأول والوحيد في العالم ثلاثي الأبعاد.
ينتمي القمر الصناعي الذي أنشأه طلاب TPU إلى فئة الأقمار الصناعية النانوية (CubSat). لها الأبعاد التالية 300 × 100 × 100 مم. كان هذا القمر الصناعي أول مركبة فضائية في العالم يطبع جسمها باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. في المستقبل ، يمكن أن تصبح هذه التكنولوجيا اختراقًا حقيقيًا في إنشاء أقمار صناعية صغيرة ، فضلاً عن جعل استخدامها أكثر سهولة وانتشارًا. تم تطوير تصميم المركبة الفضائية في مركز الأبحاث والتعليم "تقنيات الإنتاج الحديثة" في TPU. تم إنشاء المواد التي صنع منها القمر الصناعي بواسطة علماء من جامعة تومسك للفنون التطبيقية ومعهد فيزياء القوة وعلوم المواد التابع لفرع سيبيريا التابع لأكاديمية العلوم الروسية. كان الغرض الرئيسي من إنشاء القمر الصناعي هو اختبار التقنيات الجديدة في علوم المواد الفضائية ؛ وسيساعد العلماء الروس على اختبار العديد من التطورات في جامعة تومسك وشركائها.
وفقًا للخدمة الصحفية للجامعة ، تم التخطيط لإطلاق القمر الصناعي النانوي Tomsk-TPU-120 أثناء سير رواد الفضاء من محطة الفضاء الدولية. القمر الصناعي مضغوط إلى حد ما ، ولكنه في الوقت نفسه ، مركبة فضائية كاملة مع بطاريات وألواح شمسية ومعدات راديو على متنها وأجهزة أخرى. لكن ميزتها الرئيسية كانت أن جسدها طُبع على طابعة ثلاثية الأبعاد.
ستسجل أجهزة الاستشعار المختلفة للقمر الصناعي النانوي درجة الحرارة على متنها وعلى البطاريات واللوحات ومعلمات المكونات الإلكترونية. سيتم بعد ذلك نقل كل هذه المعلومات إلى Earth عبر الإنترنت. بناءً على هذه المعلومات ، سيتمكن العلماء الروس من تحليل حالة مواد القمر الصناعي وتحديد ما إذا كانوا سيستخدمونها في تطوير وبناء المركبات الفضائية في المستقبل. تجدر الإشارة إلى أن أحد الجوانب المهمة لتطوير المركبات الفضائية الصغيرة هو أيضًا تدريب موظفين جدد للصناعة. اليوم ، يقوم طلاب ومعلمي جامعة تومسك بوليتكنيك بتطوير وتصنيع وتحسين تصميمات مختلف المركبات الفضائية الصغيرة بأيديهم ، مع الحصول ليس فقط على المعرفة الأساسية عالية الجودة ، ولكن أيضًا على المهارات العملية اللازمة. وهذا ما يجعل خريجي هذه المؤسسة التعليمية متخصصين فريدين في المستقبل.
تتضمن الخطط المستقبلية للعلماء الروس وممثلي الصناعة إنشاء "سرب" كامل من الأقمار الصناعية الجامعية. "نتحدث اليوم عن الحاجة إلى تحفيز طلابنا على دراسة كل شيء مرتبط بطريقة أو بأخرى بالفضاء - يمكن أن يكون هذا طاقة ومواد وإنشاء محركات جيل جديد ، إلخ. ناقشنا سابقًا أن الاهتمام بالفضاء في البلاد قد تلاشى بعض الشيء ، لكن يمكن إحياؤه. لهذا ، من الضروري ألا تبدأ حتى من مقعد الطلاب ، ولكن أيضًا من المدرسة. وهكذا ، شرعنا في طريق تطوير وإنتاج CubeSat - الأقمار الصناعية الصغيرة ، "تلاحظ الخدمة الصحفية في جامعة تومسك للفنون التطبيقية بالإشارة إلى رئيس هذه المؤسسة التعليمية العليا ، بيتر تشوبيك.
مصادر المعلومات:
http://www.utro.ru/articles/2016/08/15/1293813.shtml
https://nplus1.ru/news/2016/08/04/video
http://news.tpu.ru/news/2016/02/02/24769
http://ria.ru/space/20160401/1400943777.html
معلومات