SPEE3D冷噴涂增材制造技術(shù)國(guó)際海軍演習(xí)中大放異彩

2024年8月19日，南極熊獲悉，澳大利亞金屬3D打印機(jī)制造商SPEE3D宣布成功完成參加環(huán)太平洋（RIMPAC）海上軍事演習(xí)。   

SPEE3D在位于夏威夷卡內(nèi)奧赫灣的 美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)航空站的“三叉戟勇士”號(hào)（RIMPAC 的實(shí)驗(yàn)部分）中部署了其遠(yuǎn)征制造單元(EMU)。

該公司利用其冷噴涂增材制造(CSAM) 和后處理技術(shù)，用鋁和不銹鋼 3D 打印出 11 個(gè)鑄件金屬部件。現(xiàn)在將研究這些維修和更換部件的材料特性，以評(píng)估 EMU 在有爭(zhēng)議的環(huán)境中維護(hù)國(guó)防設(shè)備的可行性。  

美國(guó)海軍是此次演習(xí)中增材制造技術(shù)的主要采用者。SPEE3D 首席執(zhí)行官拜倫·肯尼迪(Byron Kennedy) 表示，RIMPAC 是“國(guó)防部( DoD) 迄今為止進(jìn)行的規(guī)模最大的分布式先進(jìn)制造演示”。   

他補(bǔ)充說(shuō)，美國(guó)國(guó)防部與該公司的目標(biāo)一致，即對(duì)軍隊(duì)進(jìn)行 3D 打印培訓(xùn)并實(shí)施增材制造�？夏岬险J(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)在 3D 打印“需要時(shí)打印關(guān)鍵金屬部件以支持現(xiàn)代化和作戰(zhàn)準(zhǔn)備”方面具有價(jià)值。

△SPEE3D的新型遠(yuǎn)征制造單元 (EMU)，左側(cè)為 SPEE3Dcell，右側(cè)為 XSPEE3D。照片來(lái)自 SPEE3D。

2024 年環(huán)太平洋軍演上的3D 打印

來(lái)自29個(gè)國(guó)家的40艘艦艇、150架飛機(jī)、3艘潛艇、14支陸基部隊(duì)和2.5萬(wàn)名軍人參加了此次國(guó)際軍事演習(xí)。據(jù)報(bào)道，這是世界上規(guī)模最大的全球海軍演習(xí)系列。  

在“三叉戟勇士”演習(xí)期間，EMU 由隸屬于海軍研究生院的美國(guó)先進(jìn)制造研究與教育聯(lián)盟（CAMRE）的工程師團(tuán)隊(duì)進(jìn)行測(cè)試。   

遠(yuǎn)征制造單元于今年早些時(shí)候啟動(dòng)，結(jié)合了 SPEE3D 的XSPEE3D冷噴涂 3D 打印機(jī)和SPEE3Dcell后處理單元。該集裝箱式系統(tǒng)可部署到偏遠(yuǎn)地區(qū)，使軍隊(duì)能夠在需要的地方快速生產(chǎn)金屬備件。

XSPEE3D 采用冷噴涂 3D 打印技術(shù)，又稱(chēng)超音速粒子沉積 (SPD)，能夠快速制造大型致密金屬部件。該 3D 打印機(jī)的打印速度為每分鐘 100 克，能夠生產(chǎn)尺寸高達(dá) ⌀0.9mx 0.7m 的部件。據(jù)報(bào)道，這比市場(chǎng)上其他金屬 3D 打印機(jī)快 100 到 1,000倍。

SPEE3Dcell 是一個(gè)設(shè)備齊全的移動(dòng)后處理單元，配備熱處理爐、CNC 三軸銑床、工具和測(cè)試設(shè)備。熱處理對(duì)于制造軍用備件至關(guān)重要。它確保 3D 打印組件具有良好的機(jī)械性能、強(qiáng)度高且易于加工。     

△XSPEE3D冷噴涂增材制造打印機(jī)。照片來(lái)自 SPEE3D。

在環(huán)太平洋軍演上，CAMRE 力圖證明3D 打印能夠?qū)㈥P(guān)鍵部件的交付時(shí)間從幾天縮短到幾小時(shí)，從而確保軍事供應(yīng)鏈的安全。此外，SPEE3D 還與該聯(lián)盟合作，探索遠(yuǎn)征環(huán)境中 3D 打印的最佳實(shí)踐。

CAMRE 團(tuán)隊(duì)成功利用 EMU 為陸軍、海軍、空軍、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和海岸警衛(wèi)隊(duì) 3D 打印了 11 個(gè)鑄造等效替換部件。

邁克爾·拉迪根中校是海軍陸戰(zhàn)隊(duì)創(chuàng)新部門(mén)的成員，也是美國(guó)政府三叉戟勇士 24 號(hào) CAMRE 團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人。他表示，CAMRE“促進(jìn)了最新的先進(jìn)制造技術(shù)投入運(yùn)營(yíng)，并找到了釋放更多能力的方法。”

除了 EMU，美國(guó)海軍還在 2024 年環(huán)太平洋軍演上采用了Snowbird Technologies的SAMM Tech 混合 DED 制造系統(tǒng)。這款集裝箱式 3D 打印機(jī)將Meltio 的金屬線(xiàn)定向能量沉積 (DED) 技術(shù)與FANUC控制的 CNC 系統(tǒng)相結(jié)合。因此，金屬零件可以在同一臺(tái)機(jī)器上進(jìn)行 3D 打印、銑削和精加工。 演習(xí)期間，混合制造平臺(tái)被安裝在圣安東尼奧級(jí)兩棲船塢運(yùn)輸艦薩默塞特號(hào)（LPD-25）上。

△CAMRE團(tuán)隊(duì)在 RIMPAC 演習(xí)中使用 XSPEE3D 3D 打印機(jī)。照片來(lái)自海軍研究生院。

增材制造增強(qiáng)了作戰(zhàn)能力

世界各地的軍隊(duì)越來(lái)越多地利用增材管理來(lái)提高關(guān)鍵作戰(zhàn)裝備的可用性  

事實(shí)上，RIMPAC 2024 并不是美國(guó)國(guó)防部首次采用增材制造技術(shù)。今年早些時(shí)候，美國(guó)海軍與火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造商Ursa Major簽訂了合同，為其標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)彈 (SM) 項(xiàng)目設(shè)計(jì)、制造和熱火測(cè)試3D 打印固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)(SRM) 原型。  

該公司正在利用其增材制造技術(shù) Lynx 開(kāi)發(fā)新一代 SRM，以?xún)?yōu)化可制造性和可靠性。希望這將使美國(guó)能夠滿(mǎn)足對(duì) SRM 日益增長(zhǎng)的需求，因?yàn)樗�正在補(bǔ)充國(guó)內(nèi)庫(kù)存并支持烏克蘭正在進(jìn)行的戰(zhàn)爭(zhēng)努力。      

此外，英國(guó)陸軍首次在戰(zhàn)場(chǎng)上采用3D 打印技術(shù)打印備件。在“堅(jiān)定衛(wèi)士”演習(xí)中，英國(guó)陸軍使用了金屬和聚合物 3D 打印機(jī)，這是北約自冷戰(zhàn)以來(lái)規(guī)模最大的軍事演習(xí)。

皇家電氣和機(jī)械工程師團(tuán)第 9 戰(zhàn)區(qū)支援營(yíng) (9 REME) 利用 3D 打印機(jī)更換路虎等舊車(chē)損壞或丟失的部件。這些部件包括油桶、通信系統(tǒng)支架和發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的支架。   

在金屬方面，英國(guó)陸軍采用了去年購(gòu)買(mǎi)的 XSPEE3D 裝置。還使用了一臺(tái)未命名的 FDM 3D 打印機(jī)，即“聚合物制造空間系統(tǒng)”。它被放置在卡車(chē)后面，以便將其運(yùn)送到需要的地方。