Máquinas de hacer: Impresión de Misiles

Un modelo seccionado que muestra los componentes imprimibles de un pequeño misil. Foto: Raytheon

Defense-update.com - Los investigadores ya han impreso 80 por ciento de los componentes que intervienen en un misil, incluyendo circuitos electrónicos ojiva y componentes para candidatos, motores de cohetes y. El objetivo es imprimir los circuitos más complicados en tres dimensiones, con la muy alta resolución y el rendimiento de silicio.

Investigadores de Raytheon Missile Systems dicen que ya han creado casi todos los componentes de un arma guiada mediante la fabricación aditiva , más comúnmente conocida como la impresión 3-D. Con el equipo disponible en el mercado de gama alta y versiones especialmente modificadas de impresoras 3-D de bajo costo, investigadores de la compañía han creado casi todos los componentes de un arma guiada mediante la impresión 3-D, incluyendo motores de cohetes, aletas, y accesorios para los sistemas de guía y control , y más.

"Usted podría tener estos en el campo", dijo Jeremy Danforth, un ingeniero Raytheon que ha impreso motores de cohetes de trabajo. "Las máquinas que hace las máquinas. El usuario podría hacer una  [impresión bajo demanda]. Esa es la visión ".

El progreso es parte de una amplia empuje compañía en la fabricación aditiva y la impresión 3-D, incluidos los proyectos destinados a complementar los procesos de fabricación tradicionales. Los ingenieros están explorando el uso de la impresión 3-D para fijar materiales conductores para circuitos eléctricos, carcasas para crear revolucionarios transmisores de nitruro de galio de la compañía, y fabricar aletas de proyectiles de artillería guiados.

El proceso puede reducir los costos asociados con la fabricación tradicional, como el mecanizado de piezas.Permite para el diseño rápido y cambios rápidos porque los ingenieros sólo necesitan cambiar el modelo digital que representa la pieza. Como siempre que se mantengan dentro de los parámetros establecidos, pueden tener piezas nuevas en horas en lugar de semanas.

Una de las nuevas áreas en la impresión 3D arma es el diseño y la fabricación de ojivas. Warhead diseñadores intentan crear efectos de la explosión que cumplen criterios específicos. "Una vez que te metes en la física de la detonación se abre un universo completamente nuevo", dijo James Zunino, un ingeniero de materiales para el Armamento de Investigación del Ejército de Estados Unidos, el Desarrollo y el Centro de Ingeniería (ARDEC).

Los límites de lo que puede ser producido utilizando máquinas herramientas limitan formas de ojivas. Al levantar las limitaciones a través de las capacidades ampliadas que vienen con la fabricación aditiva, el espacio se utiliza de manera más eficiente. "El verdadero valor que se obtiene es que usted puede conseguir una mayor seguridad, la letalidad o la capacidad operativa del mismo espacio", dijo Zunino.

Estos procesos de fabricación aditiva innovadores traen metales juntos impresos, la energética impresos y otros materiales, en capas sobre sustratos en los componentes que conforman un "tren de iniciación" en ojivas explosivas. "Se puede simplificar enormemente la fabricación de materiales energéticos mediante la impresión de ellos", dijo Zunino.

Una importante contribución de la impresión 3-D es su potencial para agilizar el proceso de fabricación, dijo Leah Hull, gerente de manufactura aditiva de Raytheon.

Cuando imprimimos algo, tenemos menos partes de la pieza, por lo que su cadena de suministro se hace más simple", dijo Hull. "Sus ciclos de desarrollo son más cortos; que está recibiendo partes mucho más rápido. Usted puede conseguir mucho más compleja con su diseño porque [usted puede diseñar] ángulos no puede mecanizar en el metal ".

Asegurar la integridad producción consistente será parte de los pasos a seguir para hacer realidad esta visión", dijo la doctora Teresa Clemente, un experto en materiales Raytheon quien también se desempeña como presidente del comité ejecutivo de América hace, una iniciativa de la Innovación Nacional fabricación aditiva Instituto.

Otros elementos impresos incluyen circuitos electrónicos complejos - Ingenieros de la Universidad de Massachusetts, Raytheon Instituto de Investigación Lowell están desarrollando formas de imprimir dichos circuitos, particularmente los componentes de microondas - los bloques de construcción de radares sofisticados.El método actual de la construcción de circuitos microscópicos consiste en extraer material para crear una vía de circuito. En contraste, la impresión 3-D establece sólo el material necesario para construir la vía electrónica.

La palabra 'impresión' implica un menor costo", dijo Chris McCarroll, director de Raytheon para el instituto. "Es la fabricación aditiva. Cuando hacemos circuitos integrados [ahora], todo es sustractiva. Ponemos por materiales muy caros y lava todo lo que no necesitamos ".

Circuitos ya se pueden imprimir con impresoras de inyección de tinta. El objetivo es imprimir los circuitos más complicados en tres dimensiones, con la muy alta resolución y el rendimiento de silicio.

"Hay actualmente una jerarquía en nuestra fabricación. Hacemos las estructuras, las viviendas, las tarjetas de circuitos, con los materiales adecuados, y luego a integrarse en un sistema ", dijo McCarroll. "Lo que vemos en un futuro próximo es la impresión de la electrónica y la impresión de las estructuras, pero aún así la integración.Finalmente, queremos imprimir todo junto. Un sistema integrado ".

Los ingenieros en el instituto de investigación ya son capaces de establecer los conductores y dieléctricos necesarios para la electrónica impresa. Incluso pueden establecer los nanotubos de carbono, estructuras diminutas hechas de átomos de carbono unidos, y están trabajando para alinearlos para construir circuitos futuristas, según McCarroll.

Así podrían algún día los soldados imprimir y armar misiles en el lugar, de la misma manera que las tripulaciones de artillería medida cargan sus rondas o manipuladores de armas montar kits de orientación sobre algunos tipos de bombas? McCarroll dijo que sigue siendo un largo camino fuera.

Antes de que un guerrero puede imprimir un misil en el campo", dijo, "que necesita de calidad, procesos controlados para fabricar todos los materiales componentes: los largueros metálicos, así como los conectores de plástico, los semiconductores para procesadores y la energética y sistemas de propulsión . La parte difícil es luego hacer las conexiones entre estos componentes, como un ejemplo, el circuito de control integrado que recibe el comando para encender la mecha. En algún momento relativamente a corto plazo puede que tenga que colocar chips de abajo y interconectarlos con la impresión. O, en el futuro, tal vez usted acaba de imprimir ellos ".

Estamos imprimiendo demos de muchos de los componentes para candidatos. Y hemos demostrado un motor de cohete impreso. Ya hemos imprimimos 80 por ciento de lo que iba a entrar en un misil ", dijo Danforth.

La impresión en 3D de misiles y ojivas permitirá a los ingenieros utilizan geometrías complejas y patrones que antes no podían ser producidos o fabricados, misiles y ojivas de conducción a ser más ligero, más pequeño, más compacto y más asequible. También permitirá letalidad enfocada, lo que hace ojivas más eficaz, reduciendo así el riesgo daños colaterales.

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