Střela vytištěná na 3D tiskárně

Foto: Průřez střelou s vytištěnými komponenty. /  Raytheon Missile Systems
Průřez střelou s vytištěnými komponenty. / Raytheon Missile Systems

Vědcům z Raytheon Missile Systems se podařilo pomocí aditivní výroby (trojrozměrného tisku) vyrobit až 80 % součástek řízené střely, včetně bojové hlavice, motoru i naváděcí soustavy. Následujícím cílem je tisk složitějších elektronických obvodů (křemíkových) a současně dramatické snížení ceny výroby řízených střel.

Výzkumníci k tisku střely využili upravené špičkové průmyslové (komerčně dostupné) a také jednoduché stolní 3D tiskárny. „Teoreticky vše (výrobu střel – pozn. redakce) můžete mít nasazeno v přední linii," říká Jeremy Danforth, výzkumný pracovník firmy Raytheon. „Stroje vyrábějí stroje. Uživatel může tisknout dle potřeby. To je naše vize."

Firma však netiskne pouze jednoduché konstrukční prvky. Inženýři zkoumají také tisk složitých elektronických obvodů nebo mikrovlnných přijímačů/vysílačů využívající polovodič nitrid galia (GaN) pro radarové soustavy.

Úsilí Raytheon Missile Systems směřuje především k revolučnímu snížení cen za výrobu řízených střel. Připomeňme, že například „ikonická" protitanková střela AGM-114 Hellfire stojí 110 000 dolarů, dalekonosná vzduch-země AGM-158 JASSM-ER 1,4 milionu dolarů.

„Když něco tiskneme, máme méně dílů, takže dodavatelský řetězec se stává jednodušší," vysvětluje Leah Hull, výrobní manažer pro aditivní výrobu ve firmě Raytheon. „Vývojové cykly jsou kratší – vyrábíte součástky mnohem rychleji."

Jednotlivé součástky střely lze pomocí adaptivní výroby modernizovat pouze úpravou počítačového trojrozměrného modelu. Následná výroba modernizovaných součástek na 3D tiskárnách trvá hodiny, oproti týdnům (při klasické strojní výrobě).

„Můžeme navrhnout vnitřní uspořádaní (součástek – pozn. redakce), které je nemožné vyrobit na klasických strojích," vysvětluje Travis Mayberry, další výzkumník pracující na využití aditivní výroby ve firmě Raytheon. „Zkoušíme nové způsoby výroby tepelně odolných a lehkých konstrukcí, věcí, které jsme nemohli dosáhnout žádným jiným způsobem výroby."

Pomocí aditivní výroby lze sofistikovaně vyrábět bojové hlavice. Trojrozměrná tiskárna dokáže kombinovat do obalu hlavice klasické materiály i reaktivní kovy, které posilují sílu výbuchu. Může jít například o nový speciální materiál HDRM (High-Density Reactive Material). Reaktivní materiál HDRM je složený ze směsí kovů a polymerů.

HDMR dosahuje pevnosti hliníku, při hustotě oceli. Při explozi výbušniny přejde kinetická energie, díky nižší pevnosti a vysoké hustotě HDRM, mnohem efektivněji do jednotlivých fragmentů materiálu než u klasické oceli. Šrapnely získají při výbuchu několikanásobně větší energii - vzroste jak dosah, tak i smrticí účinek.

Inženýři firmy Raytheon mluví o budoucnosti, kdy jednotlivé zbraňové systémy, od řízených střel až po například minometnou/dělostřeleckou munici půjde vyrobit na předsunutých základnách. K takové budoucnosti je však ještě dlouhá cesta.

„Předtím, než budou bojovníci tisknout rakety v poli, budeme potřebovat kvalitní, řízené procesy výroby všech komponentů; výztuží, plastových konektorů, polovodičů pro procesory, energetických a pohonných systémů. Nejtěžší pak bude vytvořit spojení mezi těmito složkami, například integrovaný řídicí obvod musí vydat příkaz k odpálení," vysvětluje Danforth

V nedaleké budoucnosti aditivní výroba v každém případě nabízí revoluční snížení ceny a zjednodušení/zrychlení výroby (organizace, logistika) zbraňových systémů, v našem případě řízených střel.

Zdroj: Defense-Update

Nahlásit chybu v článku


Související články

AITT : Virtuální realita pro vojenský výcvik

Kanceláře pro námořní výzkum ONR (Office of Naval Research) amerického námořnictva vyvíjejí ...

Ruská zbraň proti dronům: mikrovlnné "dělo"

Ruská Spojená korporace na výrobu přístrojů vyvinula mikrovlnou zbraň schopnou na vzdálenost několik ...

Trojrozměrný tisk pro americké válečné lodě

Americké námořnictvo zvažuje umístění trojrozměrných tiskáren na své válečné lodě. Tiskárny umožní ...

Spojené státy vyvíjejí nástupce jaderné střely Minuteman III

Životnost současných amerických mezikontinentálních balistických střel ICBM (InterContinental ...

Zvýraznit příspěvky za posledních:
  • RiMr71
    16:30 21.07.2015

    "cena těch zbraní přestává být v jakémkoliv kontaktu s realitou." Přesně tak. A právě z tohoto důvodu, že už to umí každý a lépe, armády už dlouho nenakupují ty různé předražené ...Zobrazit celý příspěvek

    "cena těch zbraní přestává být v jakémkoliv kontaktu s realitou."

    Přesně tak. A právě z tohoto důvodu, že už to umí každý a lépe, armády už dlouho nenakupují ty různé předražené krámy, jako Hellfire, Spike, Tow, Tomahawk atd, ale kupují střely minimálně stejně dobré a za zlomkovou cenu - jako například výrobky firem Vomáčka and syn, KarlosCzechOpenSourceAmunition, nebo obzvláště úspěšné výrobky firmy Sřelomont Čuba - bývalá přidružená výroba JZD SLušovice...Skrýt celý příspěvek

  • Kozlus
    15:47 21.07.2015

    Ano, to je zajimave tema na clanek: Kolik z ceny rakety cini vyrobni cena + odpis vyrobni linky + odpis vyvoje a kolik je marze :)

    Ano, to je zajimave tema na clanek: Kolik z ceny rakety cini vyrobni cena + odpis vyrobni linky + odpis vyvoje a kolik je marze :)

  • karloscz
    15:24 21.07.2015

    Ještě na škole jsem se zabýval projektem kapalinové rakety naváděné gps. Dolet pod palivem byl počítaný na cca 10 km, užitečná hmotnost 2kg. Projekt se nakonec nepodařilo ...Zobrazit celý příspěvek

    Ještě na škole jsem se zabýval projektem kapalinové rakety naváděné gps. Dolet pod palivem byl počítaný na cca 10 km, užitečná hmotnost 2kg. Projekt se nakonec nepodařilo finalizovat, zejména kvůli nevhodně zvolenému palivu (jeden takový ester metanolu:-D) a nedostupnosti dostatečně výkonného čerpadla. Vysokofrekvenční oscilace při dopravě paliva do komory během hoření motoru působily "předčasné vyvrcholení" celé akce:-) Pointa je - hellfire přijde na skoro tři miliony, náš klacek:
    elektronika včetně korekce gps založená na mikroprocesorech Atmel - cca 5000 Kč(dnes by byla řádově levnější), palivo 800 Kč, obrobky -samodomo za cenu materiálu (mít malý hodinářský soustruh je k nezaplacení), serva cca 3000 Kč. Užitečná náplň dle preferencí každého soudruha, ale v případě totožného obsahu jako palivo jde o ca 300 Kč. Rozdíl v ceně obou raket je zřejmý, přičemž hellfire zas o tolik víc neumí, resp. je to otázka SW. Co z toho vyplývá - nejde o to, že by někdo chtěl zakládat manufakturu na výrobu raket v zákopu, ale o demonstraci, že cena těch zbraní přestává být v jakémkoliv kontaktu s realitou.Skrýt celý příspěvek

  • Shania
    14:51 21.07.2015

    Charlie, logik: přečtěte si zdroj k tomuto článku:)

    Charlie, logik: přečtěte si zdroj k tomuto článku:)

  • jarpe
    14:31 21.07.2015

    Charlie: Se pozastavujete nad věcí, která je v článku zmíněna povrchně jako možnost v daleké budoucnosti.

    Charlie: Se pozastavujete nad věcí, která je v článku zmíněna povrchně jako možnost v daleké budoucnosti.

  • Jenda
    14:18 21.07.2015

    Hlavně export čehokoliv kamkoliv bude představovat přeposlání programu pro 3D tiskárnu a dodání práškového kovu pro civilní účely...

    Hlavně export čehokoliv kamkoliv bude představovat přeposlání programu pro 3D tiskárnu a dodání práškového kovu pro civilní účely...

  • Charlie
    14:09 21.07.2015

    Logik: jenže já neříkám, že nejde vytisknout jednotlivé komponenty, ale že spoustu těch komponentů není ekonomické tisknout (protože klasickou metodou to umíme levněji) a hlavně že ...Zobrazit celý příspěvek

    Logik: jenže já neříkám, že nejde vytisknout jednotlivé komponenty, ale že spoustu těch komponentů není ekonomické tisknout (protože klasickou metodou to umíme levněji) a hlavně že už nikdo neříká, kdo z těch komponentů v poli ty věci bude montovat. Ono jedna věc je vyrobit součástku stíhačky nebo tanku, a druhá věc je chrlit tuny munice.

    Čili co si nechám vozit vyrobené od civilů, co si budu tisknout sám, a vyplatí se to vůbec, když budu muset zaměstnat početnu skupinu montérů, kteří mi z dílů sestaví použitelnou raketu/granát/whatever. Abych pak na konci místo jednoho Hellfiru neměl skladem stopadesát dílů.Skrýt celý příspěvek

  • logik
    13:44 21.07.2015

    O tisknutí v poli se mluví v okamžiku, kdy bude zvládnutá "výroba polovodičů na koleni". Zatím se to zdá nereálný, ale nereálnejch bylo tolik věcí... U ostatního se mluví o 3D ...Zobrazit celý příspěvek

    O tisknutí v poli se mluví v okamžiku, kdy bude zvládnutá "výroba polovodičů na koleni". Zatím se to zdá nereálný, ale nereálnejch bylo tolik věcí...

    U ostatního se mluví o 3D tisku komponent, který je složitý vyrobit jinak - anebo dražší.
    http://www.3d-tisk.cz/spolecno...
    už neplatí, že konvenční metody výroby jsou vždy levnější než 3d tisk...Skrýt celý příspěvek

  • Charlie
    12:32 21.07.2015

    logik: Když ono jde i o to, že zhusta ta výroba (kupříkladu mikročipů) musí být bezprašná a v klimatizovaném prostředí. Já rozumím tomu, že některé velice komplikované součástky ...Zobrazit celý příspěvek

    logik: Když ono jde i o to, že zhusta ta výroba (kupříkladu mikročipů) musí být bezprašná a v klimatizovaném prostředí.

    Já rozumím tomu, že některé velice komplikované součástky (různé vrtulky, rozváděcí kola kompresorů a další věci, které v sobě mají různé dutiny a další věci) jsou 3D tiskem vyrobitelné mnohem jednodušeji než jinými metodami, ale kupříkladu taková řízená střela má několik technologických celků, které vyrábět 3D tiskem je nesmysl nebo to nejde.

    Předně tělo střely je zhusta trubka, buďto z kovu (hliník, ocel), a tu vám mnohem levněji udělají na mašině z plechu nebo ve fabrice vytáhnou jako bezešvou, nebo je to kompozit (nějaká vlákna v pryskyřici) a to se tiskem vyrobit nedá.

    2) Pohonné hmoty pro raketový motor jsou směs několika chemikálií s různými příměsemi (práškový hliník), které se míchají a lisují do tablet, které se pak vkládají do těla střely přímo nebo v další kazetě, která je zakončená spalovací komorou s tryskou. To je celek, jehož tisk bych si dokázal představit, stejně jakove ktorovací kormidla a podobně.

    Baterie se tisknout nedá - má tělo, ve kterém jsou elektrody v elektrolytu, což je vysoká chemická a i kdybyste jednotlivé komponenty vytiskl,čeká na vás náročná montáž a oživení baterie.

    Hlavice - vytisknout můžete obal, případně i kumulativní vložku, ale trhavinu nevytisknete, ty se většinou lisují nebo lijí (v případě plastických trhavin), případně jsou sypké.

    Ovldací elektronika - zde se bavíme o jednoúčelových mikroprocesorech s paměťmi a senzory navedení - infračidla, laserová čidla, případně TV kamery nebo radary, dále gyroskopy, měřiče zrychlení a kdovíco ještě. Všechno jsou to ovšem mikrosoučástky, na jejichž kompletaci potřebujete čisté prostředí a jejichž kompletaci provádí kvalifikovaní pracovníci a je časově náročná.Opravy těhle celků v polních podmínkách se neprovádí, většinou se mění kus za kus a odesílají do servisního centra (pokud se rovnou nevyhazují).

    Máme tu tedy dvě možnosti - buďto tisknout jednoduché střely jako Hydra-70, které se ovšem spotřebovávají po stovkách kusů a jsou mnohem laciněji vyrobitelné jinými postupy, nebo komplikované, drahé řízené střely, kterých spotřebováváme RELATIVNĚ málo (stačí připomenout kampaň proti Lybii, kde aspojenci spotřebovali větší část svých zásob přesné munice a museli prosit Američany o další zásoby), ale jsou komplikované na výrobu, protože sestávají z velkého množství komplikovaných subkomponent, jejichž výroba je časově i finančně náročná.

    Čili - chápu, že 3D tisk je vynikající metoda, pokud jde o nahrazení pískového lití nebo jiných postupů u designově komplikovaných součástek, ale celá výroba řízené střely není jen o výrobě komponent, ale i o jejich montáži a testování.

    Čili celá vize (tiskneme v přední linii) je dle mého hezkou vizí, ale v praxi nepoužitelnou. Logistického řetězce se nezbavíme (někdo musí vozit primární materiál do skladů) a navíc nám místo relativně lidsky jednoduchého systému, kdy skladník pouze vychystává bedny s číselnými kódy podle objednávky, budeme potřebovat komplikovanou výrobní linku, která je schopna vyrábět a kompletovat celou škálu různých druhů munice, to navíc v podmínkách možného ohrožení nepřítelem. navíc, pokud linka kapacitně přestane stačit, budeme zvýšenou potřebu jednotek stejně muset doplnit transportem munice odjinud.

    Mnohem životaschopnější vidím tuhle myšlenku jako doplňkový systém třeba na leteckých základnách nebo na lodích, kde by mohla ušetřit místo ve skladech tím, že bude zpracován katalog dílů, které je možné 3D tiskem vyrobit a přitom se nevyplatí je skladovat jako hotové výrobky (malá potřeba, dlouhé dodací lhůty).Skrýt celý příspěvek

  • logik
    11:58 21.07.2015

    1) Vzhledem k počtu a ceně střel je 3D tisk rychlý dostatečně. Oni se řízený střely nesekají jak cvičky nebo fábie. Navíc tato technologie opravdu umožňuje výrobu součáste, které ...Zobrazit celý příspěvek

    1) Vzhledem k počtu a ceně střel je 3D tisk rychlý dostatečně. Oni se řízený střely nesekají jak cvičky nebo fábie. Navíc tato technologie opravdu umožňuje výrobu součáste, které jsou klasickým způsobem vyrobitelné obtížně.

    2) Zapomínáš, že kromě toho jednoho ještěrkáře potřebuješ někde centrální sklad, letadlo a pilota, co vozí rakety z centrálního skladu, vrtulník, co ho dopraví na základnu, obslužný personál atd.... Logistika není jen personál na konečné základně.

    3) Ano, u raket, které se sekají jak baťa cvičky nebo škodovka fábie to zatím opravdu nemá smysl. U raket, jejichž cena se počítá ve stovkách tisíc a které jsou defakto kusová výroba je situace trochu jiná. Takovej Amraam se běžně nakupuje po pár (doslova) stovkách kusů.

    4) Raketové motory se už tisknou:
    https://www.nasa.gov/content/3...
    a uvažuje se i o tisku čipů, nicméně dovést na základnu obrovskou krabici raket nebo malou krabičku s procesorama je trochu rozdíl.


    Jinak samozřejmě je to zatím hudba budoucnosti - ale právě k tomu slouží vývoj, aby se budoucnost stala přítomností.Skrýt celý příspěvek

  • Charlie
    11:02 21.07.2015

    Obávám se, že nás klucí z Raytheonu trochu tahají za nos: 1) předně 3D tisk není rychlý. Respektive, je rychlý, pokud potřebujete pár prototypů (nemusíte vyrábět drahé formy), ...Zobrazit celý příspěvek

    Obávám se, že nás klucí z Raytheonu trochu tahají za nos:

    1) předně 3D tisk není rychlý. Respektive, je rychlý, pokud potřebujete pár prototypů (nemusíte vyrábět drahé formy), ale pokud srovnáte rychlost výroby při lití do formy a 3D tiskuu mnohaset/mnohaticícikusových sérií, jste trochu jinde. Navíc řada výrobků po 3D tisku vyžaduje další zpracování (jsou z podstaty porézní díky techmologii spékání práškových vrstev).

    2) Vytištěné součástky musí někdo zkontrolovat, zkompletovat, znovu zkontrolovat... Minimálně u řízené střely musíte přezkoušet funkčnost serv ovládání, funkčnost řídící elektroniky, funkčnost baterie, periodicky kontrolovat kvalitu pohonných hmot a trhavých náplní, a po kompletaci zkoušet funkci celých střel (včetně ostrých střeleb v laboratorních podmínkách). Ti dělníci ve fabrice opravdu netlučou špačky. Takže i na předsunuté základně musíte mít k dispozici pracovníky, kteří zvládnou zásobovat bojové oddíly velkým nožstvím munice. Logicky spíše naroste počet logistického personálu (místo jednoho skladníka a pár ještěrkářů, kteří distribuují hotové střely ze skladu k zásobovačům, musíte mít celou výrobní linku).

    3) S tím se pojí i nákladovost - místo centralizované výroby, která produkuje velké výrobní série v podmínkách mírového provozu s civilními zaměstnanci budete mít specializovanou linku s vysoce kvalifikovaným personálem (protože místo jednoho typu bude msuet vyrábět celou paletu munice) v podmínkách vojenského režimu s nejspíše armádním personálem (který bude logicky dražší), to navíc na více předsunutých základnách.

    4) Některé součástky prostě 3D tiskem vyrábět nelze (mikročipy s komplikovanou vnitřní strukturou, motory...), případně stroj na 3D tisk takových komponent by byl tak komplikovaný (musel by během tisku kombinovat již vytištěné nebo předvyrobené součástky do právě tisknutých celků) a tudíž tak finančně nákladný, že by se tím negovala výhoda nižší nákladovosti 3D tisku.Skrýt celý příspěvek

  • Deutschmann
    09:36 21.07.2015

    Velmi zajímavý počin. Jde vidět že 3D tisk má relativně velkou budoucnost. Otázkou je o kolik by se snížila cena. Střela HYDRA 70 stojí cca 1500 USD Navádění APKWS pro Hydru ...Zobrazit celý příspěvek

    Velmi zajímavý počin. Jde vidět že 3D tisk má relativně velkou budoucnost.

    Otázkou je o kolik by se snížila cena.
    Střela HYDRA 70 stojí cca 1500 USD
    Navádění APKWS pro Hydru 70 stojí cca 28 500 USD

    Cena za střelu je v porovnání s naváděním zanedbatelná. Pokud by 3D tisk dokázal snížit cenu navádění na polovinu, tak by to bylo velmi dobré.
    Jedna z dalších otázek je jak rychle a v jaké kvalitě by bylo možné tyto střely vyrábět.Skrýt celý příspěvek

Načítám diskuzi...

Stránka 2 z 2