Hoe gebruiken de verschillende takken van het Amerikaanse leger additive manufacturing? Hier zijn enkele vroegere en huidige additive manufacturing-projecten in het Amerikaanse leger, de luchtmacht, de marine en het korps mariniers:

Was passiert, wenn alternde militärische Ausrüstung und Fahrzeuge Teile benötigen, die zu alt oder nur schwer beschaffbar sind? Dies ist ein ständiges Problem, mit dem alle sechs Teilstreitkräfte konfrontiert sind, und es wird viel Zeit und Mühe darauf verwendet, Wege zur Lösung dieses Problems zu finden.

• Im Jahr 2020 benötigte die US-Armee mehr Luken-Klappen: Geräte, die an Kampffahrzeugen angebracht werden, um den Soldaten bei Einsätzen bei schlechten Lichtverhältnissen die Sicht zu erleichtern. Der ursprüngliche Lieferant hatte das Teil nicht mehr im Programm, und der Ersatz würde eine dreimonatige Vorlaufzeit erfordern und 10.000 Dollar kosten. Die Armee nutzte die additive Fertigung, um das Problem zu lösen. Innerhalb weniger Tage wurden zwei Versionen des Teils mit unterschiedlichen Materialien zu einem Bruchteil der Kosten 3D-gedruckt.
• Das Airforce Lifecycle Management Center nutzt den 3D-Druck regelmäßig zur Herstellung veralteter Teile für eine Reihe älterer Kampfjets, darunter Flotten von B-52, die riesige C-5M Super Galaxy und den B-2 Stealth Bomber.
• Das Army Materiel Command (AMCOM) arbeitet seit Ende 2020 mit einem Team der Wichita State University zusammen, um alle Teile eines Black Hawk-Hubschraubers zu zerlegen und für den 3D-Druck zu scannen. Andere Zweige des AMCOM nehmen eine ähnliche Aufgabe in Angriff und bewerten 48.000 Teile von Landfahrzeugen und 98.000 Teile aus dem Bereich Kommunikation und Elektronik für den 3D-Druck.

Het is niet ongewoon dat één soldaat tussen de 40 en 65 kg aan uitrusting met zich meedraagt, waaronder wapens, munitie, water, rantsoenen, batterijen en persoonlijke beschermingsmiddelen. Dat is veel, vooral in een stressvolle situatie. En de soldaten zijn niet de enigen die extra gewicht moeten dragen. Meer gewicht in transportvoertuigen, vliegtuigen en schepen kan de brandstofefficiëntie verlagen en de wendbaarheid en snelheid verminderen. Daarom is het leger zeer geïnteresseerd in manieren om het gewicht te verminderen zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties.

• Het onderzoekslaboratorium van het leger werkt momenteel aan de productie van een aantal nieuwe lichtgewicht voertuigonderdelen – steunen, voortstuwingssystemen, wapens en koepelonderdelen – door middel van additieve productie. Het Next-Gen Combat Vehicles (NGVC) programma onderzoekt lichtgewicht metalen zoals titanium, titaniumlegeringen en hybride keramische tegelcomposieten.
• Eerder dit jaar werkte het Army Research Laboratory samen met een team van de University of Central Florida om de additieve productie van een magnesiumlegering met hoge sterkte te verbeteren door de dichtheid ervan te verhogen en zo 24 microroosterstructuren te creëren. Het materiaal heeft de potentie om lichtgewicht missiecomponenten te produceren die doorgaans gedragen en gebruikt worden door soldaten in het veld.
• Na enkele jaren AM met succes te hebben gebruikt om verouderde onderdelen in oudere vliegtuigen te vervangen, richt de luchtmacht zich nu op de ontwikkeling van luchtwaardige hardware voor militaire motoren, vliegtuigen en ondersteuningsapparatuur. De luchtmacht is vooral geïnteresseerd in de grotere duurzaamheid en het lagere gewicht van 3D-printen met AM-materialen. Minder gewicht betekent namelijk meer snelheid en lagere algehele brandstofkosten.

Het leger is al lang geïnteresseerd in het gebruik van AM-technologie om snel zeer grote, duurzame onderdelen te produceren. Naarmate de behoefte aan grotere onderdelen in het veld toeneemt, komt de vervanging en het onderhoud van voertuigen of kortetermijnverblijven goed van pas.

• Eerder dit jaar lanceerde het U.S. DEVCOM Army Ground Vehicle Systems Center (GVSC) het Jointless Hull project. Als onderdeel van dit project ontwikkelt het GVSC ‘s werelds grootste 3D-metaalprinter die rompen uit één stuk en andere grote onderdelen voor militaire grondvoertuigen kan produceren. Als de gigantische 3D-printer klaar is, kan hij metalen onderdelen tot 30′ L x 20′ B x 12′ H printen. Er wordt ook gewerkt aan een kleinere versie van de printer om de grotere machine te ondersteunen.
• Eind 2019 gebruikten leden van de Amerikaanse marine op Camp Pendleton sneldrogend beton om in minder dan 36 uur een bunker te printen die groot genoeg was om een meervoudig raketlanceersysteem op een vrachtwagen te verbergen.
• Het U.S. Army Corps of Engineers, dat net zo goed is als de mariniers, ontwikkelde dit jaar een operationele 3D-printer die snel splintervrije betonnen constructies kan maken, zoals gebouwen, kleine bruggen, bunkers en poortgebouwen.

Robuuste, duurzame 3D-printers kunnen op afgelegen locaties worden gebruikt om onderdelen op aanvraag te printen.

In een poging om van vorm naar functie te gaan, onderzoeken alle takken van het Amerikaanse leger efficiëntere en effectievere manieren om te 3D-printen op elk punt van inzet, of het nu aan boord van een schip op zee is of in een afgelegen basiskamp.

• De Amerikaanse marine en Naval Sea Systems Command (NAVSEA) onderzoeken manieren om AM te gebruiken voor het ontwerpen, printen, goedkeuren en installeren van kritieke of verouderde onderdelen op zee. Hierdoor kunnen bemanningen onderdelen en gereedschappen op aanvraag 3D-printen om de productiekosten van onderdelen en reparatietijden te verminderen. Een recent voorbeeld is te zien aan boord van de USS Tulsa, waar marinematrozen nu toegang hebben tot 3D-printtechnologie en weten hoe ze deze moeten gebruiken dankzij training door het Robert C. Byrd Institute aan de Marshall University. De bemanningsleden leerden hoe ze 3D-printers moeten instellen, bedienen en onderhouden. Ze werden ook opgeleid in computerondersteunde ontwerptechnieken en in het gebruik van precisiescanners. Eenmaal op zee krijgen ze de kans om hun nieuwe vaardigheden op het schip te testen door verschillende onderdelen te 3D-printen.
• Aan de andere kant van de vijver, in Frankrijk, nam de Marine Nationale (Franse marine) in januari van dit jaar de grootste 3D-geprinte metalen propeller op een operationeel militair schip in gebruik.
• Onderzoekers van het Army Research Laboratory (ARL) gebruikten gerecycled polyethyleentereftalaat (PET) uit flessen en plastic afval als materiaal voor een fused filament fabrication (FFF filament). Uiteindelijk is het de bedoeling dat de Amerikaanse strijdkrachten 3D-printers kunnen gebruiken voor reserveonderdelen wanneer die in het veld nodig zijn, van weggegooid plastic afval van het slagveld, zoals waterflessen, melkkannen, enz.

* Voor meer informatie over de luchtmacht en hun gebruik van additive manufacturing, zie een van onze eerdere blogposts Additive Manufacturing with Composites in Aerospace and Defence.