Quinze Aplicações da Manufatura Aditiva no Campo da Defesa Nacional

Jul 05, 2022

A tecnologia de fabricação aditiva sempre foi amplamente utilizada em muitos campos, incluindo naval, aeroespacial e automotivo, com suas poderosas funções. Claro, também está sendo cada vez mais adotado pelos departamentos de defesa em todo o mundo. De fato, espera-se que até 2027, o valor da indústria militar de impressão 3D chegue a 1,7 bilhão de dólares americanos.

Considerando a demanda por maior velocidade, menor peso e menor custo de produtos militares, é sem dúvida o mais adequado escolher a tecnologia de manufatura aditiva para atingir essas funções. São listados alguns casos de aplicação da tecnologia de impressão 3D no campo da defesa nacional em diversos países do mundo. A partir desses casos reais, podemos ver ainda a importância dessa tecnologia na defesa nacional.

9-impressora 3D de metal com um metro de comprimento

Os militares dos EUA estão convencidos dos benefícios da manufatura aditiva e, em 2021, anunciaram que construirão a maior impressora 3D de metal do mundo. O US DEVCOM Army Ground Vehicle System Center está fabricando esta impressora gigante com a ajuda da ASTRO America, Ingersoll Machine Tool, Siemens e o MELD Manufacturing Joint Manufacturing and Technology Center em Rock Island Arsenal. Esta impressora se tornará parte do projeto de corpo sem costura, e a tarefa final é imprimir um corpo integrado para a carruagem. É relatado que o projeto deve levar cerca de 14 meses, e a impressora final será capaz de imprimir peças de metal de 30 pés de comprimento, 20 pés de largura e 12 pés de altura (cerca de 9 metros × 6 metros × 3,6 metros). Embora não tenhamos notícias a esse respeito recentemente, é provável que o projeto seja concluído em um futuro próximo.

pista de impressão 3D

Outra aplicação nas áreas militar e de defesa nacional vem da ITAMCO (Indiana Technology and Manufacturing Company), que utiliza a manufatura aditiva para desenvolver uma pista para um aeroporto de expedição militar. Esses tapetes de pista são uma parte importante do Aeroporto Expedicionário (EAF). Sua função é ser implementada em terreno mais fraco para permitir o pouso e decolagem de aeronaves militares. Antes era utilizada uma passarela portátil feita de chapa de alumínio, mas como ela se tornou obsoleta, o exército precisou encontrar uma solução inovadora. A impressora M290 3D da empresa alemã EOS é usada para fabricar modelos mais leves e duráveis para equipamentos militares da Força Aérea dos Estados Unidos.

ExOne e seu casulo militar

A fim de acelerar o desenvolvimento de um pod de fábrica de impressão 3D poderoso e robusto, a ExOne participou da implementação dessa tarefa depois de trabalhar com vários parceiros. Especificamente, envolve um contrato da Agência de Logística de Defesa (DLA) de 1,6 milhão. Neste processo, a tecnologia Binderjet da ExOne é usada para fins militares devido à sua alta velocidade, materiais flexíveis e facilidade de operação, que podem atender às principais necessidades das forças armadas. Diz-se que esta impressora 3D projetada para os militares é capaz de pulverizar adesivos e mais de 20 tipos de metais, cerâmicas e outros materiais em pó. Além disso, diz-se que a carcaça exclusiva e outras funções o tornam muito adequado para produtos de nível militar.

Ferramentas de impressão 3D para a Marinha dos EUA

A Marinha dos EUA também está usando manufatura aditiva, e seu Corpo de Fuzileiros Navais descobriu a capacidade da impressão 3D para desenvolver novas ferramentas de manutenção de veículos. O Comando de Sistemas do Corpo de Fuzileiros Navais trabalha com batalhões de suprimentos e parceiros da indústria para produzir acessórios de fabricação aditiva para remover volantes de metal por meio da tecnologia de impressão 3D. Este é um problema que muitas vezes precisa ser resolvido na manutenção de veículos navais. A manufatura aditiva pode ajudar a reduzir o tempo de manutenção e preparação de ferramentas, e pode reduzir o tempo real de espera dessas peças para cerca de 25 dias.

Cooperação entre o Exército dos EUA e a Universidade do Sul da Flórida para desenvolver liga leve de magnésio

Em termos de razões para a tecnologia de impressão 3D, além da cooperação regular com empresas relacionadas, o Exército dos EUA também está cooperando com algumas universidades. Recentemente, cientistas da Universidade da Flórida Central imprimiram com sucesso em 3D uma liga de magnésio chamada WE43. Relata-se que o desenvolvimento desse material pelos pesquisadores não é uma coincidência, mas a partir das necessidades dos militares. Os soldados americanos muitas vezes precisam ser forçados a carregar malas e equipamentos extremamente pesados, por isso é muito necessário reduzir seu peso. No entanto, com a ajuda do WE43 e da tecnologia de fusão a laser em pó, o Exército dos EUA e a Universidade da Flórida Central podem ter encontrado uma solução.

Impressão 3D da hélice do navio

Nos últimos anos, a famosa empresa francesa Naval Group tem usado a tecnologia de impressão 3D para atender a várias necessidades. Em janeiro de 2021, graças ao processo de fabricação aditiva WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), o NavalGroup imprimiu a hélice em 3D. A hélice consiste em cinco pás de 200 kg e é então instalada no Andromeda, um navio de detecção de minas. A equipe por trás do projeto explicou que, ao usar a tecnologia de impressão 3D, eles reduziram muito o tempo de construção e minimizaram a quantidade de materiais utilizados.

A Força Aérea Espanhola atualizou seu processo através da impressão 3D

A manufatura aditiva pode ajudar as peças a atingir alta dureza, alta resistência e outras características excelentes. Por meio do reforço interno de fibra, os pesquisadores desenvolveram várias ferramentas e peças terminais que podem suportar as duras condições de desempenho exigidas quando os componentes são submetidos a forças muito grandes sem erros. Em Madri, o chefe da oficina de helicópteros da Força Aérea Espanhola disse que agora eles estão tentando fabricar cada peça por meio de manufatura aditiva e evitar a fabricação tradicional. Esses componentes incluem ferramentas de medição de controle de vazamento para trem de pouso de helicóptero ou chaves personalizadas para rotores principais de helicóptero.

General Lattice e seus capacetes projetados para o Exército dos EUA

A GeneralLattice, uma empresa de software de design 3D, e o Exército dos EUA assinaram um contrato para melhorar a capacidade de absorção de impacto dos capacetes de combate do exército por meio de impressão 3D e geometria de grade avançada. Para este projeto, a empresa desenvolveu um conjunto de ferramentas de modelagem preditiva para projetar e gerar materiais de capacete. A fim de melhorar a proteção dos soldados no campo de batalha e a possibilidade de sobrevivência após o impacto na cabeça, os materiais impressos em 3D serão testados em um ambiente real para verificar os requisitos de desempenho do centro de desenvolvimento do comando do soldado.

Peças de reposição em veículos blindados de combate

O Exército Australiano usou a solução de impressão 3D por pulverização a frio desenvolvida pela SPEE3D para projetar mais de uma dúzia de peças sobressalentes para um de seus veículos blindados. Esses componentes passaram por muitos testes e certificações de uso em campo, melhorando a agilidade do Exército Australiano. Por exemplo, os componentes impressos incluem uma tampa de roda que levou apenas 29 minutos para ser feita e o custo total é de 100 dólares australianos. A máquina utilizada neste caso é a WarpSPEE3D, que possui volume de impressão de 1000 x 700 mm e velocidade de 1 kg por minuto. Através da introdução da tecnologia de fabricação aditiva, o exército pode reduzir o tempo de inatividade dos veículos blindados e, assim, responder melhor às emergências.

Marinha dos EUA e Manufatura Aditiva

Ao longo dos anos, a Marinha dos EUA tem trabalhado em vários projetos de manufatura aditiva. O objetivo é melhorar a agilidade e a eficiência da equipe que executa as tarefas no oceano, principalmente na fabricação de peças de reposição. É por isso que a Naval Postgraduate School (NPS) investiu em máquinas de metal Xerox ElemX. Eles usaram esse equipamento para projetar peças de reposição e ferramentas para submarinos e navios, o que permitiu à Xerox ter uma cadeia de suprimentos mais curta e fabricar componentes personalizados. A NPS não é a única empresa a lançar projetos de impressão 3D na área marítima. Na verdade, a MatterHackers assinou um contrato de 5-ano com a Marinha dos EUA para fornecer todo o equipamento 3D necessário, bem como cursos de treinamento e manutenção.

Futuros projetos de energia

O projeto Future Energy do Reino Unido trabalha nas áreas de pesquisa, testes de explosivos, fabricação de novas energias, modelagem de explosões, síntese química, caracterização térmica e testes de risco. O objetivo do projeto é criar novos materiais contendo energia e métodos de diagnóstico para verificar novos materiais. A manufatura aditiva será usada para desenvolver novas formulações explosivas, que fornecem aos usuários potenciais muitos benefícios, incluindo custos reduzidos de armazenamento e transporte e melhor desempenho. O custo pode ser personalizado com precisão de acordo com os requisitos e fabricado em um design inovador e complexo, que antes era impensável. O processo de fabricação utiliza um misturador acústico de ressonância LabRam, que utiliza energia sonora em vez de lâminas físicas para misturar materiais, tornando o processo mais seguro.

Astro America desenvolve carroceria impressa em 3D

A Organização de Pesquisa em Ciência e Tecnologia Aplicada, também conhecida como ASTRO America, foi selecionada pelo Exército dos EUA para o projeto de casco sem costura. O programa é apoiado pelo Manufacturing Innovation Institute, que se beneficia do Departamento de Defesa dos EUA, e faz parte de um esforço para desenvolver e entregar ferramentas de cascos de veículos de combate usando impressão 3D. Eles esperam reduzir o tempo de fabricação e reduzir os custos de produção, reduzindo o peso do veículo e melhorando seu desempenho e capacidade de sobrevivência.

Quartel de impressão 3D

A ICON, uma empresa de construção 3D, é conhecida por seus projetos envolvendo militares. Para esse fim, a empresa com sede em Austin colaborou com o Departamento de Assuntos Militares do Texas, Logan Architecture e Fort Structures para criar a maior estrutura impressa em 3D da América do Norte: o campo de treinamento no Swift Camp Training Center em Bastrop, Texas. Usando o sistema de construção Vulcan da ICON, uma impressora robótica operada por um tablet que pode usar materiais à base de cimento, a empresa e os militares construíram com sucesso o primeiro acampamento militar impresso em 3D para os soldados viverem. O edifício final inclui um 3,{ {7}}edifício de pés quadrados que pode acomodar até 72 soldados ou pilotos e se preparar para a próxima missão.

impressão 3D de casco de submarino

Ao longo dos anos, o departamento de defesa encontrou maneiras de aplicar a impressão 3D em muitos campos - no solo, no ar e no mar. Na verdade, este último projeto dos militares dos EUA está explorando uma área relativamente desconhecida da impressão 3D: o fundo do mar. Em 2017, o Oak Ridge National Laboratory (ORNL) cooperou com o Laboratório de Tecnologia Disruptiva da Marinha dos EUA para esta nova tentativa, ajudando a criar o primeiro casco submarino impresso em 3D da história militar. Usando a tecnologia FDM de fabricação aditiva de grande área (BAAM) da ORNL, a equipe produziu um casco de conceito de 30-pé com 6 peças compostas de fibra de carbono. Em comparação com os métodos de fabricação tradicionais, sua velocidade de produção é mais rápida e o custo é menor. Embora ainda esteja sendo testado, há sinais de que mais submarinos impressos em 3D mergulharão no oceano em breve.

A Universidade do Maine desenvolve um navio de apoio logístico para o Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA

Em março deste ano, a Universidade do Maine (UMaine) imprimiu em 3D dois novos navios em grande escala em seu Centro de Estrutura Avançada e Materiais Compósitos em Orono, um dos quais é considerado o maior navio de manufatura aditiva já construído. Entende-se que os dois protótipos de navios foram desenvolvidos para o Corpo de Fuzileiros Navais dos Estados Unidos, concebidos como navios de apoio logístico, e serão testados para uso em campo pelas forças armadas. O maior pode transportar contêineres de dois 20- pés, enquanto o outro pode transportar comida, água e outros suprimentos para todo o esquadrão de rifle por um período de três dias. Ambos os novos navios são impressos em 3D com uma mistura multimaterial de materiais compósitos reforçados com fibra à base de polímero. Segundo a UMaine, ela conseguiu fabricar e montar um dos navios em apenas um mês. Se forem usados métodos de fabricação tradicionais, esse processo levará até um ano.