Quinze applications de la fabrication additive dans le domaine de la défense nationale

La technologie de fabrication additive a toujours été largement utilisée dans de nombreux domaines, notamment la marine, l'aérospatiale et l'automobile, avec ses fonctions puissantes. Bien sûr, il est également de plus en plus adopté par les départements de la défense du monde entier. En fait, on s'attend à ce que d'ici 2027, la valeur de l'industrie de l'impression 3D militaire atteigne 1,7 milliard de dollars américains.

Compte tenu de la demande de vitesse plus rapide, de poids plus léger et de moindre coût des produits militaires, il est sans aucun doute le plus approprié de choisir la technologie de fabrication additive pour réaliser ces fonctions. Quelques cas d'application de la technologie d'impression 3D dans le domaine de la défense nationale dans divers pays du monde sont répertoriés. À partir de ces cas réels, nous pouvons encore voir l'importance de cette technologie dans la défense nationale.

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9-imprimante 3D métal d'un mètre de long

L'armée américaine est convaincue des avantages de la fabrication additive et a annoncé en 2021 qu'elle construirait la plus grande imprimante 3D métal au monde. Le US DEVCOM Army Ground Vehicle System Center fabrique cette imprimante géante avec l'aide d'ASTRO America, d'Ingersoll Machine Tool, de Siemens et du MELD Manufacturing Joint Manufacturing and Technology Center à Rock Island Arsenal. Cette imprimante fera partie du projet de carrosserie sans couture, et la tâche ultime est d'imprimer une carrosserie intégrée pour le char. Il est rapporté que le projet devrait prendre environ 14 mois et que l'imprimante finale pourra imprimer des pièces métalliques de 30 pieds de long, 20 pieds de large et 12 pieds de haut (environ 9 mètres × 6 mètres × 3,6 mètres). Bien que nous n'ayons aucune nouvelle à ce sujet récemment, le projet devrait être achevé dans un proche avenir.

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Piste d'impression 3D

Une autre application dans les domaines militaire et de la défense nationale vient d'ITAMCO (Indiana Technology and Manufacturing Company), qui utilise la fabrication additive pour développer une piste pour un aéroport d'expédition militaire. Ces tapis de piste sont une partie importante de l'aéroport expéditionnaire (EAF). Leur fonction est d'être mis en œuvre sur un terrain plus faible pour permettre aux avions militaires d'atterrir et de décoller. Avant cela, une piste portable en tôle d'aluminium était utilisée, mais comme elle est devenue obsolète, l'armée a dû trouver une solution innovante. L'imprimante M290 3D de la société allemande EOS est utilisée pour fabriquer des modèles plus légers et plus durables pour les équipements militaires de l'US Air Force.

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ExOne et son pod militaire

Afin d'accélérer le développement d'un pod d'usine d'impression 3D puissant et robuste, ExOne a participé à la mise en œuvre de cette tâche après avoir travaillé avec plusieurs partenaires. Plus précisément, il s'agit d'un contrat de 1,6 million d'euros de la Defense Logistics Agency (DLA). Dans ce processus, la technologie Binderjet d'ExOne est utilisée à des fins militaires en raison de sa vitesse rapide, de ses matériaux flexibles et de sa facilité d'utilisation, ce qui peut bien répondre aux besoins clés des militaires. Cette imprimante 3D conçue pour l'armée serait capable de pulvériser des adhésifs et plus de 20 types de métaux, de céramiques et d'autres matériaux en poudre. De plus, on dit que le boîtier unique et d'autres fonctions le rendent très adapté aux produits de qualité militaire.

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Des outils d'impression 3D pour l'US Navy

La marine américaine utilise également la fabrication additive, et leur Marine Corps a découvert la capacité de l'impression 3D pour développer de nouveaux outils de maintenance des véhicules. Le Marine Corps Systems Command travaille avec des bataillons d'approvisionnement et des partenaires de l'industrie pour produire des accessoires de fabrication additive permettant de retirer les volants du métal grâce à la technologie d'impression 3D. C'est un problème qui doit souvent être résolu dans l'entretien des véhicules navals. La fabrication additive peut aider à réduire le temps de maintenance et de préparation des outils, et peut réduire le temps d'attente réel pour ces pièces à environ 25 jours.

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Coopération entre l'armée américaine et l'Université de Floride du Sud pour développer un alliage léger de magnésium

En ce qui concerne les raisons de la technologie d'impression 3D, outre la coopération régulière avec des sociétés apparentées, l'armée américaine coopère également avec certaines universités. Récemment, des scientifiques de l'Université de Floride centrale ont réussi à imprimer en 3D un alliage de magnésium appelé WE43. Il est rapporté que le développement de ce matériel par des chercheurs n'est pas une coïncidence, mais des besoins de l'armée. Les soldats américains doivent souvent être obligés de porter des sacs et du matériel extrêmement lourds, il est donc très nécessaire de réduire leur poids. Cependant, avec l'aide de WE43 et de la technologie de fusion laser à poudre, l'armée américaine et l'Université de Floride centrale ont peut-être trouvé une solution.

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Impression 3D de l'hélice du navire

Depuis quelques années, la célèbre société française Naval Group utilise la technologie d'impression 3D pour répondre à divers besoins. En janvier 2021, grâce au procédé de fabrication additive WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), NavalGroup a imprimé en 3D l'hélice. L'hélice se compose de cinq pales de 200 kg et est ensuite installée sur l'Andromeda, un navire de détection de mines. L'équipe derrière le projet a expliqué qu'en utilisant la technologie d'impression 3D, ils ont considérablement réduit le temps de construction et minimisé la quantité de matériaux utilisés.

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L'armée de l'air espagnole a amélioré son processus grâce à l'impression 3D

La fabrication additive peut aider les pièces à atteindre une dureté élevée, une résistance élevée et d'autres excellentes caractéristiques. Grâce au renforcement interne des fibres, les chercheurs ont développé divers outils et pièces terminales capables de résister sans erreur aux conditions de performance difficiles requises lorsque les composants sont soumis à des forces très importantes. À Madrid, le chef de l'atelier d'hélicoptères de l'armée de l'air espagnole a déclaré qu'ils essayaient maintenant de fabriquer chaque pièce grâce à la fabrication additive et d'éviter la fabrication traditionnelle. Ces composants comprennent des outils de mesure de contrôle des fuites pour les trains d'atterrissage d'hélicoptère ou des clés personnalisées pour les rotors principaux d'hélicoptère.

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General Lattice et ses casques conçus pour l'US Army

GeneralLattice, une société de logiciels de conception 3D, et l'armée américaine ont signé un contrat pour améliorer la capacité d'absorption des chocs des casques de combat de l'armée grâce à l'impression 3D et à une géométrie de grille avancée. Pour ce projet, la société a développé un ensemble d'outils de modélisation prédictive pour concevoir et générer des matériaux de casque. Afin d'améliorer la protection des soldats sur le champ de bataille et la possibilité de survie après un impact à la tête, des matériaux imprimés en 3D seront testés dans un environnement réel pour vérifier les exigences de performance du centre de commandement du soldat de développement.

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Pièces de rechange dans les véhicules blindés de combat

L'armée australienne a utilisé la solution d'impression 3D par pulvérisation à froid développée par SPEE3D pour concevoir plus d'une douzaine de pièces détachées pour l'un de ses véhicules blindés. Ces composants ont passé de nombreux tests et certifications d'utilisation sur le terrain, améliorant l'agilité de l'armée australienne. Par exemple, les composants imprimés comprennent un enjoliveur qui n'a pris que 29 minutes à fabriquer, et le coût total est de 100 dollars australiens. La machine utilisée dans ce cas est WarpSPEE3D, qui a un volume d'impression de 1000 x 700 mm et une vitesse de 1 kg par minute. Grâce à l'introduction de la technologie de fabrication additive, l'armée peut réduire les temps d'arrêt des véhicules blindés et ainsi mieux répondre aux urgences.

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Marine américaine et fabrication additive

Au fil des ans, la marine américaine a travaillé sur de multiples projets de fabrication additive. L'objectif est d'améliorer l'agilité et l'efficacité de l'équipe effectuant des tâches dans l'océan, notamment dans la fabrication de pièces détachées. C'est pourquoi la Naval Postgraduate School (NPS) a investi dans des machines métalliques Xerox ElemX. Ils ont utilisé cet équipement pour concevoir des pièces de rechange et des outils pour les sous-marins et les navires, ce qui a permis à Xerox d'avoir une chaîne d'approvisionnement plus courte et de fabriquer des composants personnalisés. NPS n'est pas la seule entreprise à lancer des projets d'impression 3D dans le domaine maritime. En fait, MatterHackers a signé un contrat de 5- an avec l'US Navy pour fournir tout l'équipement 3D dont elle a besoin, ainsi que des cours de formation et de maintenance.

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Projets énergétiques futurs

Le projet Future Energy du Royaume-Uni travaille dans les domaines de la recherche, des tests d'explosifs, de la nouvelle fabrication énergétique, de la modélisation des explosions, de la synthèse chimique, de la caractérisation thermique et des tests de danger. L'objectif du projet est de créer de nouveaux matériaux contenant de l'énergie et des méthodes de diagnostic pour vérifier de nouveaux matériaux. La fabrication additive sera utilisée pour développer de nouvelles formulations explosives, qui offrent aux utilisateurs potentiels de nombreux avantages, notamment des coûts de stockage et de transport réduits et des performances améliorées. Le coût peut être personnalisé avec précision en fonction des besoins et fabriqué dans une conception nouvelle et complexe, ce qui était auparavant impensable. Le processus de fabrication utilise un mélangeur acoustique à résonance LabRam, qui utilise l'énergie sonore au lieu de lames physiques pour mélanger les matériaux, ce qui rend le processus plus sûr.

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Astro America développe une carrosserie de char imprimée en 3D

L'Applied Science and Technology Research Organization, également connue sous le nom d'ASTRO America, a été sélectionnée par l'armée américaine pour le projet de coque sans soudure. Le programme est soutenu par le Manufacturing Innovation Institute, qui bénéficie du département américain de la Défense, et fait partie d'un effort visant à développer et à fournir des outils de coque de véhicule de combat utilisant l'impression 3D. Ils espèrent réduire le temps de fabrication et réduire les coûts de production, tout en réduisant le poids du véhicule et en améliorant ses performances et sa capacité de survie.

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Caserne d'impression 3D

ICON, une entreprise de construction 3D, est connue pour ses projets impliquant l'armée. À cette fin, la société basée à Austin a collaboré avec le département des affaires militaires du Texas, Logan Architecture et Fort Structures pour créer la plus grande structure imprimée en 3D en Amérique du Nord : le camp d'entraînement du Swift Camp Training Center à Bastrop, au Texas. À l'aide du système de construction Vulcan d'ICON, une imprimante robotique pilotée par une tablette pouvant utiliser des matériaux à base de ciment, l'entreprise et l'armée ont construit avec succès le premier camp militaire imprimé en 3D pour les soldats. Le bâtiment final comprend un 3,{ {7}}bâtiment d'un mètre carré pouvant accueillir jusqu'à 72 soldats ou pilotes et préparer leur prochaine mission.

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Impression 3D d'une coque de sous-marin

Au fil des ans, le ministère de la Défense a trouvé des moyens d'appliquer l'impression 3D dans de nombreux domaines, au sol, dans les airs et en mer. En fait, ce dernier projet de l'armée américaine explore un domaine relativement méconnu de l'impression 3D : les fonds marins. En 2017, l'Oak Ridge National Laboratory (ORNL) a coopéré avec le Disruptive Technology Laboratory de l'US Navy pour cette nouvelle tentative, aidant à créer la première coque de sous-marin imprimée en 3D de l'histoire militaire. En utilisant la technologie de fabrication additive sur grande surface (BAAM) FDM d'ORNL, l'équipe a produit une coque de concept de pied 30- avec 6 pièces composites en fibre de carbone. Par rapport aux méthodes de fabrication traditionnelles, sa vitesse de production est plus rapide et son coût est inférieur. Bien qu'il soit encore en cours de test, il y a des signes que d'autres sous-marins imprimés en 3D plongeront bientôt dans l'océan.

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L'Université du Maine développe un navire de soutien logistique pour l'US Marine Corps

En mars de cette année, l'Université du Maine (UMaine) a imprimé en 3D deux nouveaux navires à grande échelle dans son Advanced Structure and Composite Materials Center à Orono, dont l'un serait le plus grand navire de fabrication additive jamais construit. Il est entendu que les deux navires prototypes ont été développés pour le Corps des Marines des États-Unis, conçus comme des navires de soutien logistique, et seront testés pour une utilisation sur le terrain par les forces armées. Le plus grand peut transporter deux conteneurs d'expédition de 20- pieds, tandis que l'autre peut transporter de la nourriture, de l'eau et d'autres fournitures pour toute l'escouade de fusiliers pendant une période de trois jours. Les deux nouveaux navires sont imprimés en 3D avec un mélange multi-matériaux de matériaux composites renforcés de fibres à base de polymères. Selon l'UMaine, elle a pu fabriquer et assembler l'un des navires en un mois seulement. Si des méthodes de fabrication traditionnelles sont utilisées, ce processus prendra jusqu'à un an.