190329 printweapon 0Про перспективи технології адитивного виробництва у військовій промисловості – в огляді закордонної спеціалізованої преси від Defense Express.

 

Уникнути помилок допоможе програмне забезпечення

 

Виготовлення сучасних антен методом тривимірного друку металевих елементів було б неможливим без відповідного програмного забезпечення (ПЗ), яке виробник антен Optisys отримує від компанії ANSYS Incorporated. Для забезпечення якісного друку Optisys використовує ПЗ для моделювання високочастотних твердотільних пристроїв (High Frequency Solid State (HFSS) software). Це, зокрема, ПЗ для моделювання електромагнітних полів, яке застосовується при створенні хвилеводів і антенних решіток.

 

Пільтц зазначає, що «оскільки антени і радіочастотні блоки застосовуються в фазованих антенних решітках на літаках винищувальної авіації, вони повинні бути легкими і надзвичайно міцними та надійними. Вони мають витримувати високі температури, гравітаційні й розгінні перевантаження, а також мати високу ударостійкість. Забезпечити всі ці властивості в одному виробі вкрай складно. Тому, якщо для замовника пріоритетом є механічна міцність антени, доведеться змиритися з тим, що вона буде громіздкою й важкою. Але справа в тому, що велике й важке не здатне літати. Ми ж прагнемо робити речі, які будуть легкими, але при цьому міцними й надійними. А це саме те, що потрібно аерокосмічній індустрії. Тому варто використовувати якісне програмне забезпечення для таких цілей».

 

190329 printweapon 1

 

Розробники компанії Optisys спочатку створюють загальну концепцію антени або радіочастотного пристрою, а потім за допомогою програмного пакета HFSS реалізують її у вигляді комп’ютерної моделі. Це ПЗ дозволяє моделювати рух енергетичних потоків в різних частинах антени, прогнозувати їх щільність і щільність електромагнітних потоків, а також виявляти потенційно проблемні місця, де енергія буде розсіюватися або витрачатися неефективно. У випромінювальної частини антени бажано, щоб електромагнітне поле всередині хвилеводу було якомога більш однорідним. Тому для отримання хорошого сигналу з перенастроюваною частотою необхідно максимально обмежити об’єм хвилеводу при збереженні достатньої довжини циліндра хвилеводу.

 

Програмні продукти ANSYS дозволяють розробникам компанії Optisys «зрозуміти фізику процесів і визначити оптимальну конфігурацію складових частин з точки зору ефективності цих фізичних процесів. Перш ніж приступити до створення навіть однієї деталі, компанія може змоделювати і випробувати кілька концептуальних ідей. Результатом можуть стати деталі абсолютно унікальних геометричних форм. Розробники можуть експериментувати зі своїми ідеями, зовсім не турбуючись про те, як їм доведеться реалізовувати деталь навіть самої вигадливої геометрії».

 

190328 printweapon 12

Програмні продукти ANSYS дозволяють розробникам компанії Optisys «зрозуміти фізику процесів і визначити оптимальну конфігурацію складових частин з точки зору ефективності цих фізичних процесів

 

Крім моделювання майбутніх виробів, ці програмні продукти дозволяють моделювати і сам процес об’ємного друку, в тому числі і в частині теплових процесів, а також можливих структурних трансформацій. «Ми вирощуємо виріб пошарово, починаючи з нижнього шару, і дивимося, скільки тепла міститься в кожному шарі. Аналізуючи теплове випромінювання і зміни температури зразка в часі, ми можемо визначити, якою буде деформація або залишкова напруга в базовому шарі і в самій деталі».

 

По мірі нарощування нових шарів, кожен з яких наплавляється на попередній, деформації та напруження можуть наростати. Якщо процес спроектовано з помилками, заготівка може деформуватися або зісковзнути з робочої поверхні. У процесі охолодження після друку виріб може тріснути. Моделювання процесу дозволяє прогнозувати, до чого може призвести накопичення тепла в результаті зварювання, де буде накопичуватися залишкова напруга, і якою вона буде, і в яких місцях виріб може тріснути, деформуватися або зруйнуватися. Потім за результатами моделювання замовнику пропонується переглянути свої вимоги до конструкції на основі запропонованих рішень.

 

Саме замовники стимулювали ANSYS до розробки цього програмного забезпечення, бо хотіли знати заздалегідь, що і як відбувається, перед тим як вкласти гроші в цю справу, бо цей процес є досить дорогим.

 

190329 printweapon 3

 

Друкувати в обхід санкцій. Приклад Ірану

 

Зворотна розробка (копіювання наявних зразків) запчастин для авіаційної техніки є складним завданням, особливо якщо ці запчастини важко дістати, а ціна помилки може бути катастрофічною. Це є однією з причин того, чому, наприклад, Іран так сильно страждає від санкцій, накладених на його авіаційну галузь. Тому що існує не так багато шляхів для обходу заборони на імпорт запчастин для ремонту літаків. Або, принаймні, не існувало.

 

Одне з останніх досліджень американської аналітичної організації RAND присвячене тому, як технології адитивного виробництва можуть сприяти появі нових загроз для міжнародної безпеки. У цьому дослідженні розглядаються всі види загроз, від надрукованих на 3-D принтері гранат до ліквідації гарантій зайнятості населення. Але існує одна загроза, яка може виникнути вже в найближчому майбутньому. Вона полягає в тому, що деякі країни зможуть обходити накладені на них міжнародні санкції за допомогою технологій тривимірного друку.

 

Візьмемо, наприклад, Іранську ядерну угоду. США погодилися зняти санкції на поставки до Ірану цивільних літаків і запчастин для них, а Іран, в свою чергу, оголосив про намір закупити або взяти в оренду майже 120 нових літаків Boeing, що, згідно заяви керівництва Іранських авіаліній, дозволило б знизити середній вік літаків , що знаходяться в експлуатації, до 20-ти років і нижче. Після виходу адміністрації президента Трампа з Іранської ядерної угоди, замовлення на нові літаки навряд чи будуть реалізовані. Таким чином, Іранським авіалініям доведеться розраховувати тільки на свій старий авіапарк і на той запас запчастин, який вже існує і дозволяє хоч якось підтримувати літаки в працездатному стані.

 

Завдяки технологіям тривимірного друку, такі країни, як Іран вже до середини нинішнього століття зможуть повністю самостійно забезпечувати свої потреби в запчастинах для ремонту літаків іноземного виробництва. Ось що про це говориться в дослідженні RAND: «Підписаний в 2015 році Спільний комплексний план дій, більш відомий як ядерна угода між урядами Сполучених штатів і Ірану, передбачав низку різних механізмів для послаблення санкцій, накладених на Іран. Особливо показовою в цьому плані була поставка в січні 2017 року літака Airbus A321.

 

190329 printweapon 2

Airbus A321 – перший новий літак західного виробництва, поставлений Ірану за останні кілька десятиліть

 

Це був перший новий літак західного виробництва, поставлений Ірану за останні кілька десятиліть. Ця поставка ознаменувала собою початок нової ери для іранських авіаліній, які на той час вже встигли заробити собі дурну славу через велику кількість авіаційних катастроф. Це й не дивно, з огляду на стан їх авіапарку, який вдавалося так-сяк підтримувати в працездатному стані тільки завдяки контрабанді та кустарному виробництву необхідних запчастин. У майбутньому для таких країн, як Іран рішення подібних проблем може значно спроститися завдяки технологіям адитивного виробництва. І хоча впровадження технологій адитивного виробництва сприятиме реальному зниженню кількості авіаційних аварій, це станеться за рахунок зниження ефективності санкцій, які на сьогоднішній день залишаються основним інструментом регулювання геополітичних проблем».

 

Для країн , що знаходяться під санкціями (у цьому випадку – пасажирів їх авіаліній), адитивне виробництво може стати інструментом зниження кількості авіаційних інцидентів і пов’язаних з ними людських втрат. Але одночасно з цим знизиться і ефективність санкційних режимів. Набагато простіше перемістити через кордон документацію на комплектуючі, ніж транспортувати самі комплектуючі або обладнання для їх виробництва.

 

Контрабанда технологій існує стільки ж, скільки триває промислова революція, але займатися цим в наші дні не так просто завдяки наявності механізмів контролю за експортом інтелектуальної власності та промислових зразків. Технології тривимірного друку і наявність доступу до всесвітньої мережі Інтернет практично в усіх куточках земної кулі допоможуть подолати ці бар’єри. Як відзначають експерти RAND, за наявності доступу до принтерів, сировини і технічної документації, держави «можуть відносно легко пом’якшувати для себе наслідки таких обмежень».

 

Повну версію матеріалу оприлюднено в журналі Defense Express №3 за 2019 рік.

 

PS: Додаткову інформацію про умови та порядок передплати журналу Defense Express можна знайти тут.

 

Публікації по темі:

 

НАДРУКУВАТИ ЗБРОЮ. Ч. 1

 

СТВОРИТИ МАЙБУТНЄ

 

190329 printweapon 4

 

! При використанні вмісту сайту обов’язковим є активне гіперпосилання на defence-ua.com, що не закрите від індексації пошуковими системами

Переклад

ukarzh-TWenfrdeitptrues