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Aug 09, 2023

3D プリンティング: 海軍は積層造形を構築

Edward Lundquist è un ufficiale di marina in pensione che scrive di affari navali e marittimi.

エドワード・ランドクイストは退役海軍士官で、海軍、海事について執筆しています。

2023 年 1 月 26 日

2022 年 7 月 8 日、環太平洋 (RIMPAC) で 3D プリンターを搭載するワスプ級強襲揚陸艦 USS エセックス (LHD 2)。米国海軍写真、チーフ マス コミュニケーション スペシャリスト エース ローム

米海軍は長年、積層造形 (AM) と 3D プリンティングの可能性を評価してきました。

AM とは、オブジェクトを作成するために材料を層ごとに堆積することを指します。 海軍にとって、すべてのシステムのすべての交換部品を船に搭載することは現実的ではなく、部品が故障するかどうか、またはいつ故障するかを予測するのは困難な場合があります。 AM は、特にサプライ チェーンの末端にある軍艦に対して、部品を注文して到着を待つのではなく、部品を製造できる柔軟な供給源を提供します。 オンデマンドで修理部品を印刷することで、時間を節約し、コストを削減し、大量の部品在庫を抱えておく必要性を軽減できます。

ラピッドプロトタイピングなど、AM でできることはたくさんありますが、最終目標は、海上で部品を製造して迅速に修理できることです。 機器ごとに複数のスペアパーツを運ぶ必要がなくなったり、緊急に必要な部品を供給拠点から入手するために長いサプライチェーンに依存したりする必要がなくなることを想像してみてください。

デスクトップ 3D プリンタは広く入手可能で、家庭用システムの場合は約 300 ドルからあります。 多くの船舶には、比較的小さなプラスチック部品を製造する 3D プリンターが搭載されています。

「私たちは数年間、船舶や潜水艦でポリマープラスチックプリンターを使用してきましたが、基本的には比較的小さなプラスチック部品を製造するデスクトップユニットです。艦隊から得たフィードバックは、より大きな金属部品が必要であるというものでした」とジム・プルータ氏は述べました。 、海軍海システム司令部（NAVSEA）の積層造形（AM）プログラムマネージャー。

現在、海軍は海軍艦艇に 2 種類の金属 3D プリンターを設置しており、西海岸にはアルミニウム システム、東海岸にはステンレス システムが搭載されています。

Xerox Elem Additive Solutions ElemX 液体金属 3D プリンターは、2022 年 7 月に USS エセックス (LHD 2) のコンテナで引き渡され、米国海軍艦艇に設置された最初の金属積層造形機となりました。 ElemX プリンタはモジュール式で、昨年夏のリムパック 2022 多国籍艦隊演習中にエセックスで運用された後、CONEX ボックスは評価を継続するために USS ボクサー (LHD 4) に移されました。

ElemX プリンタは、太平洋海軍水上部隊司令官 (CNSP) およびゼロックスとの海軍大学院 (NPS) 協力研究開発協定 (CRADA) を活用した NAVSEA との共同研究であり、これは双方にとって有利な応用研究を迅速に実現するための強力なツールです。 。 「ElemX の取り組みは、船上研究のユースケースでテクノロジーを実証しただけでなく、どの船にも搭載できる、または電源などの任意の電源に接続できる共通の輸送用コンテナを装備することで、自己完結型のモバイル 3D 金属プリントショップを作成しました。フィールド発電機を備えているため、海兵隊員もその能力を備えることができます」とCNSPのNPS水上戦議長であるジェレミー・グレイ大佐は述べた。

ワスプ級強襲揚陸艦 USS バターン (LHD 5) 機械修理工場の主任兵曹である一等機械修理工コリー・ホバーは、同艦に新たに設置された積層造形装置について、海軍水上部隊大西洋海軍少将ブレンダン・マクレーン司令官と語ります。 2022 年 11 月 23 日。これは、海軍海システム司令部が後援して米国海軍の艦船に設置された初のハイブリッド システムであり、金属およびプラスチック部品を現地で積層造形する機能が可能になります。米国海軍写真：マスコミュニケーション スペシャリスト 3 等ブラッドリー リカード

東海岸では、フィリップスのハイブリッド積層造形システムが USS バターン (LHD 5) に到着しました。 バターンプロジェクトは、船に恒久的に設置されることを目的としています。 バターンの装備は、大西洋海軍水上部隊司令官と海軍海域システム司令部（NAVSEA）技術局の共同努力の下に設置され、ジョンズ・ホプキンス大学応用物理研究所によって設計と実施がサポートされており、フィリップス・アディティブ・ハイブリッド・システムが含まれています。 Haas TM-1 コンピューター数値制御 (CNC) 三軸ミル上の Meltio3D レーザー金属ワイヤ堆積ツール ヘッド。

どちらも金属プリンターですが、ElemX プラットフォームは、バターンの Philips Additive Hybrid システムとは根本的に異なる AM プロセスを採用しています。 ElemX プリンタはアルミニウム部品を製造しますが、Phillips システムは 316 ステンレス鋼を使用します。 ElemX は溶融金属液滴堆積を使用します。フィリップスのハイブリッド システムは、指向性エネルギー堆積 (DED) プロセスを使用するワイヤー給電レーザー システムで、ほぼ完成したオブジェクトを作成し、ハイブリッド システムとして CNC フライス加工を使用します。パーツを完成させるために頭を使います。

多くの産業用 3D 金属プリンターは反応性の可能性がある粉末材料を使用します。 ワイヤー給電システムは、船上で使用する場合により安全です。

バターン市の執行役員、ポール・ブルクハート大尉によると、3Dプリンターを使用してオンデマンドで部品を製造しても、供給システムに代わるものではないという。 しかし、ブルクハート氏は、部品やコンポーネントを修復してシステムを再び稼働させる方法を提供すると述べた。

「大規模なアセンブリ全体を注文して、世界中のどこにいても配達されるのを待つ必要はなく、必要なサブコンポーネントや部品を製造するだけです。特にそれが通常は運べないものの場合です。」ブランタークは言った。

ブルクハート氏は、バターン島の船員のグループがシステムを操作し、他の人にその使用方法を教えるための訓練をメーカーから受けたと述べた。

修理工場を備えた一部の海軍艦船にはすでに Haas CNC システムが搭載されているため、そのシステムをハイブリッド AM システムに「アップグレード」できます。

NSWCカーデロック部門の積層造形チームを率いるジョナサン・ホプキンス氏は、バターンのシステムは海軍関係者がすでに持っている訓練と専門知識を補完するものだと語った。 「ステンレス鋼の溶接は当社の大型船に搭載されている機能であり、プリンターのワイヤ供給素材は当社の溶接機で使用されているものと同じです。供給システムに組み込まれており、市販されています。すでにハースを搭載している船舶の場合は、 CNC システムを使用すると、既存の CNS ツールに Meltio システムとフィリップスの統合を追加して、この機能を備えた船舶をアップグレードすることができます。」

サンディエゴを拠点とするエセックスおよびボクサーとノーフォークを拠点とするバターンは、全長 843 フィート、41,000 トンのワスプ級多目的強襲揚陸艦で、2,500 名の船員と海兵隊員のほか、ボート、車両、航空機を運ぶことができます。

ワスプ級強襲揚陸艦 USS エセックス (LHD 2) で診断を行う 3D プリンター、2022 年 7 月 9 日。米国海軍写真、マスコミュニケーションスペシャリスト 3 等アイザック マルティネス