3D印刷は、防衛産業をどのように変革していますか？

Defense IQの調査によると、業界のリーダーのなんと75％が、3Dプリントが今後10年以内に防衛産業の標準になると信じています。明らかに、他の業界と同様に、3Dプリントは防衛および軍事分野でその地位を確立しています。アディティブマニュファクチャリングは、防衛産業を変革する可能性を秘めています。これにより、交換部品をオンデマンドで3D印刷する新しい方法が提供されると同時に、製造コストが削減され、新しい設計エンジニアリングの可能性が生まれます。

アディティブマニュファクチャリングがさまざまな業界に与える影響を引き続き調査しながら、今日は、防衛業界が3D印刷をどのように採用しているか、およびテクノロジーが軍事部門に提供する機会について見ていきます。また、テクノロジーを広く採用するための課題と、このセクターでの将来のアプリケーションについても概説します。

軍隊での積層造形の使用

付加的な製造は、防衛産業に多くの機会をもたらすことができます。特に、ツールとコンポーネントの製造コストの削減、設計の柔軟性の向上、およびローカライズされた製造が可能です。同時に、付加的な製造は、スペアまたは廃止された部品の製造を通じて、軍事システムの保守を大幅に強化することができます。

防衛産業は、AM技術と材料の継続的な開発への主要な貢献者の1つです。たとえば、今年提案されている米軍の予算には、技術革新への132億ドルの投資が含まれています。これには、防衛部門内での積層造形のサポートの追加が含まれます。これは、防衛アプリケーション向けの3D印刷機能への関心が高まっていることを明確に示しています。

防衛のためのAMの主な利点

1。より迅速な製品開発

アディティブマニュファクチャリングは、工具を必要としないため、設計プロセスを大幅にスピードアップします。対照的に、従来の製造では、最終部品やプロトタイプを作成するために必要なツールを製造するのに数か月かかる場合があります。したがって、防衛産業はこのテクノロジーを利用して、費用と時間のかかるツールをバイパスし、製品開発に必要な時間を短縮することができます。

2。デザインの自由

防衛産業は、3D印刷の機能を利用して、自由形式の最適化されたオブジェクトを作成することもできます。これは、積層造形を使用して部品の重量を大幅に削減できることを意味し、材料費と製造時間を節約します。高度な設計ツールを活用することで、設計エンジニアはアセンブリ内のコンポーネントの数を1つに減らすことができるため、アセンブリプロセスを大幅に簡素化できます。

3。カスタマイズされた機器

3D印刷は、設計の自由度を高めるだけでなく、 特定の機能に合わせてカスタマイズされたパーツを作成する機会。兵士は、考えられるすべての構成の部品を運ぶのではなく、3D印刷システムを使用して必要に応じて部品を製造できます。たとえば、米陸軍の研究者は、特定のミッションの特定のニーズに合わせてカスタマイズされたドローン機体を3Dプリントできるようになりました。したがって、カスタマイズ可能な3D印刷可能なデザインは、軍隊内でより高いレベルの敏捷性と柔軟性を実現するために不可欠です。

4。ローカライズされたオンデマンドの制作

兵站と輸送の調整は、軍事予算の重要な部分を占めています。ロジスティクスだけに数十億ドルを費やしている業界（たとえば、米国国防総省DoDは2017年にロジスティクス業務に11億9,400万ドルを費やしたと推定されています）の場合、カスタムパーツを印刷する方が費用効果が高いことが証明される可能性があります。使用場所の近くにあるツールとスペアパーツ–積層造形が提供するソリューション。

これは、遠隔地の兵士も3Dプリントを有利に使用できることを意味する可能性があります。これはすでにある程度テストされています。2012年に、米軍はアフガニスタンの積層造形施設を使用して、スペアパーツを調達するよりもはるかに迅速に印刷しました。

3Dプリント用の防衛アプリケーション

モデリング、テストユニット、プロトタイピング

アディティブマニュファクチャリングは、迅速なコンセプトモデルとプロトタイプを作成するための理想的なソリューションであり、高価な工具を必要とせずにプロトタイプを迅速に製造するために防衛産業で広く使用されています。設計コンセプトと検証テストをはるかに高速に実行できるため、製品開発サイクルが短縮されます。

交換部品、工具、メンテナンス

軍装備品は通常、何年にもわたって保管および使用されているため、 防衛産業は、スペアパーツと交換パーツに大きく依存しています。何年もの間、これらの部品を調達する最も一般的な方法はアウトソーシングであり、外部企業から調達した軍事機器用の交換部品や工具が何千もあります。ここで、積層造形は、コスト効率が高く、要求に応じて部品やツールを比較的迅速に製造できるため、実行可能なオプションになります。アメリカ海軍の多くの船には、交換部品に使用される3Dプリンターが搭載されており、スペアパーツを注文したり、港に戻ったりすることなく、老朽化し​​た艦隊を維持するのに役立ちます。

さらに、Direct Energy Deposition（DED）やWire Arc Additive Manufacturing（WAAM）などの技術は、機能的な軍事機器の修理にすでに広く使用されています。これらの技術のおかげで、タービンブレードやその他のハイエンド機器の摩耗した表面を修復および修理することができます。交換部品はすぐに在庫切れになる可能性があるため、3Dスキャン技術を使用して利用可能な部品をリバースエンジニアリングし、3D印刷で簡単に複製することができます。

防衛システムの構造コンポーネント

2013年に、3D印刷されたコンポーネントを搭載した最初の戦闘機が飛行しました。それ以来、積層造形が軍事機器の最終部品の製造に大きな影響を与える可能性があることは明らかです。防衛産業は現在、直接積層造形の機能をさらに広範囲に調査しています。この技術は、複雑で軽量なコンポーネントを少量生産しながら、生産コストを削減するのに役立つためです。ここでの積層造形の用途は、複雑なブラケットや小型の監視ドローンから、ジェットエンジンのコンポーネントや潜水艦の船体までさまざまです。これに加えて、グレネードランチャーのような3D印刷された武器はすでに現実のものであり、ミサイルが開発中です。

課題

品質保証

軍用プロトタイプは迅速かつ安価に3D印刷できますが、最終部品の製造のための積層造形のより広範な実装には、依然として多くの課題があります。

すべての部品が厳しい性能要件に準拠する必要があるため、防衛産業の主な懸念事項の1つは品質保証です。アディティブマニュファクチャリングを最終部品の製造にさらに統合する前に、軍はAM製造プロセスの再現性と精度を保証する必要があります。現在、防衛産業における3Dプリント部品の完全に定義された業界標準はありません。 3D印刷プロセスを管理し、印刷部品を認定するための包括的な一連の標準を確立することが重要です。

ただし、米国国防総省はすでに積層造形のロードマップを作成しており、軍内での技術のさらなる普及を可能にするように設定されています。自動化ソフトウェアは、このプロセスの透明性と再現性を維持し、包括的な生産管理を提供するためにも不可欠です。

スキルギャップ

アディティブマニュファクチャリングは、他の業界と同様に、防衛産業内で何年にもわたって使用されてきましたが、AMスキルのギャップが残っています。このスキル不足は、軍事用途の3Dプリントの可能性を最大限に引き出す妨げになっています。軍隊内での積層造形の使用を促進するには、AM製造の特殊性、AMの設計、保守、およびサプライチェーン管理に関するさらなるトレーニングが必要です。

デジタルセキュリティ

軍隊がオンデマンドのローカライズされた生産に積層造形を使用する場合、デジタルCADファイルのセキュリティを確保することが不可欠です。これには、ファイルに外部からアクセスできないようにするための追加のデジタルセキュリティ対策が必要であり、デジタルサプライチェーンは安全なままです。

次は何ですか？

3D印刷は、部品のあり方を根本的に変える可能性があるため 製造および納品された場合、これは多大な影響を与える可能性があります軍事サプライチェーンの将来のために。防衛産業の請負業者がスペアパーツ、構造部品、または武器を提供する代わりに、将来的にはデジタル3D CADモデルのみを提供し、デジタルサプライチェーンを構築することができます。また、スペアパーツの在庫が少なくなり、コストのかかる倉庫費用の必要性が減る可能性があります。オンデマンド製造は、生産を戦場または必要な場所に近づけることもできます。ローカライズされた3D印刷設備を活用することで、部品の配送をスピードアップし、ロジスティクスコストを削減できます。

アディティブマニュファクチャリングは、カスタマイズされたインプラント、補綴物、医療用工具を現場で提供することにより、軍事医療分野でも重要な役割を果たすことができます。軍隊は、戦場での怪我の治療を目的とした再生医療とバイオプリンティングへの重要な投資家です。

防衛産業はまた、3Dプリントされた衣服や組み込み電子機器の可能性を調査しています。アディティブマニュファクチャリングにより、防衛産業は、通信、センサー、兵士用のバイオモニタリングシステムを内蔵した、より安価で高度なカスタマイズされた鎧を製造できるようになり、戦場での柔軟性と機能性が向上します。軍のエンジニアは、インクジェット3D印刷と導電性インクを使用することで、センサーを武器や衣類に直接印刷し、ウェアラブルセンサーのサイズと重量を減らしながら、機能を追加することができます。将来的には、センサーを皮膚に直接印刷することもできます。兵士はこれらを戦場で使用して、太陽エネルギーを取得し、小型の電子機器を充電することができます。

まとめる

ますます複雑化する軍事情勢において、3D印刷は、主要な防衛ニーズを満たす可能性を秘めています。アディティブマニュファクチャリングによって提供される迅速でローカライズされた柔軟な製造機能により、迅速なイノベーションと技術の進歩に依存する業界にとって理想的なテクノロジーになります。長期的には、付加的な製造により、軍事システムおよび機器をより効率的に製造、修理、および保守できるようになり、兵站および軍事供給チェーンに前例のない変化がもたらされます。

3D印刷のプロセスと材料の開発と認証にかなりの投資が行われているため、世界の軍隊向けの3D印刷の未来は確かに明るいように見えます。