аддитивное производство выпускает широкий спектр продукции, от подошв для спортивной обуви Adidas до запасных частей для ядерного оружия и Международной космической станцииИ, похоже, мы находимся только в начале пути, который может проделать эта новая форма производства. Ведущие военные страны мира могут добиться значительных улучшений в разработке и производстве систем, логистике и готовности.
Последствия
Аддитивное производство может дать значительную экономию затрат при разработке и производстве военных систем. Как упоминалось ранее, уменьшая потребность в дорогостоящих традиционных производственных мощностях и снижая стоимость рабочей силы, АМ может помочь оборонно-промышленной базе (ОПП) добиться существенного повышения эффективности, высвобождая значительные ресурсы для решения других военных приоритетов. Избегая расходов, связанных с созданием уникальной оснастки и оборудования, АМ может производить модификации быстрее и дешевле, чем традиционные производственные процессы. Это может сократить циклы проектирования, помогая военным более эффективно адаптироваться в условиях турбулентной угрозы.
По сравнению с процессами SM, аддитивное производство может сэкономить значительное количество энергии, как в процессе производства, так и в созданном продукте. Это особенно актуально для отраслей, где требуются малосерийные и дорогостоящие детали, например, в аэрокосмической, военной и ядерной отраслях. Это достигается путем устранения этапов производства, сокращения потерь сырья, повторного использования побочных продуктов и производства более легких, более экономичных компонентов. Рассмотрим, например, производство спутников. Спутники, а также ракеты-носители, которые поднимают их в космос, требуют тщательно продуманных деталей, чтобы снизить вес до абсолютного минимума и при этом экономить дефицитное пространство для полезной нагрузки. Более того, многие детали спутников и ракет-носителей требуются в очень малых количествах, что делает их изготовление с использованием субтрактивных технологий производства, требующих дорогостоящих станков, очень дорогим. Часто такие детали могут быть изготовлены быстрее и относительно дешевле с помощью аддитивного производства.
Использование специально разработанных материалов также возможно при 3D-печати, например, новых сплавов с химическими и физическими характеристиками, разработанными специально для поддержки производимого изделия. Например, высокоэффективные магниты или материалы с интеллектуальной технологией (например, сенсоры) могут быть встроены непосредственно в структуру материала. Сокращая потребность в фабриках и рабочей силе, 3D-печать может привести к возвращению производства в более развитые промышленные страны. Это может снизить риск, связанный с военными системами, которые полагаются на глобальные цепочки поставок ключевых компонентов.
Аддитивное производство может улучшить военную логистику, перенеся часть производства ближе к линии фронта, производя детали по требованию там, где и когда они необходимы. 3D-принтеры могут использовать различное сырье для производства широкого спектра деталей, тем самым повышая гибкость логистической системы. Это представляет собой значительный сдвиг от традиционных процедур военной цепочки поставок, в которых склады хранят множество предметов различных размеров, пытаясь обеспечить наличие необходимого оборудования в нужный момент. Однако физические и финансовые ограничения накладывают ограничения на ассортимент и количество оборудования и деталей, которые можно держать под рукой. С помощью AM можно представить себе пункты снабжения, оснащенные 3D-принтерами и сырьем, которые могут создавать детали по мере необходимости - "логистика точно в срок" - и только те детали, которые необходимы.
Военные явно видят потенциал АМ. ВМС США, например, располагают 3D-принтерами на борту десантного корабля "Эссекс" и используют их для производства беспилотников по индивидуальным заказам. Самые современные 3D-принтеры могут даже производить электронику дрона и бесшовно интегрировать ее в готовое изделие. Это позволяет экипажу корабля экономить место - на кораблях всегда в цене - за счет хранения только основного сырья, а затем печатать детали по мере необходимости.
АМ продолжает завоевывать рынок. Эксперимент по внедрению АМ в работу традиционного склада в 2014 году показал, что расходы сократились на 70-85 процентов от традиционных затрат на цепочку поставок, причем наибольшая экономия пришлась на транспортные расходы. Значительная экономия (17 процентов от общей суммы) была также достигнута за счет сокращения запасов.
В условиях военного времени экономия, получаемая от AM за счет этих эффектов второго порядка, может быть огромной. Подумайте о военных колоннах грузовиков, даже тех, которые движутся в относительно безопасной среде, отнимая дорогостоящую рабочую силу и потребляя большое количество топлива. Жертвы и потери техники в результате нападений на колонны могут быть значительными, что видно на примере ущерба, нанесенного СВУ американским войскам в Афганистане и Ираке. Сокращая потребность в войсках и грузовиках, перевозящих грузы, и их сопровождении, а также размер и количество пунктов снабжения и их охрану, аддитивное производство может оказать значительное косвенное влияние на требования логистики. Признаки влияния АМ в зонах боевых действий уже наблюдаются. Армия США, например, развернула 3D-принтеры в Афганистане, чтобы обеспечить солдат мелкими деталями по требованию.
Процессы аддитивного производства могут сократить расходы и другими способами. Например, современные 3D-принтеры могут ремонтировать металлические детали, если повреждена часть детали, вместо того, чтобы система снабжения была вынуждена закупать или производить новую деталь. Более того, когда производитель снимает с производства продукт или компонент, заменить его может быть сложно или невозможно. Там, где это возможно, аддитивное производство может быть использовано для создания замены снятых с производства деталей после того, как оригинальный производитель вышел из бизнеса, продлевая срок службы старых военных систем и оружия. Этот вопрос вряд ли можно назвать тривиальным, учитывая, что срок службы многих военных систем, таких как танки, корабли и самолеты, может растянуться на многие десятилетия.
Заглядывая за горизонт, можно далеко не фантазировать, представляя себе время, когда военные будут создавать "виртуальные" запасы оборудования основных боевых систем и их компонентов, а возможно, и боеприпасов. В случае войны АМ может помочь в ускоренном производстве путем печати деталей и даже основных элементов оборудования. В этом случае военные в мирное время смогут иметь меньшие активные силы и, соответственно, меньшее количество оборудования.
Барьеры
Хотя аддитивное производство имеет преимущества перед субтрактивными производственными процессами, оно также сохраняет значительные ограничения, особенно в скорости производства. Производственный процесс AM может занять несколько часов или даже дней для изготовления изделия. В отличие от этого, после создания оснастки SM может производить изделия гораздо быстрее - и если ключевая деталь выходит из строя на военном корабле во время боя, она должна быть заменена немедленно, а не через несколько часов. Следовательно, необходимо установить баланс между чувствительными ко времени "готовыми запасными частями" и теми, которые могут быть напечатаны в 3D для менее критических нужд.
Аналогичным образом, в ситуациях, когда боевые потери высоки, 3D-печать запасных частей может оказаться неспособной удовлетворить потребности военных в требуемом масштабе и в требуемые сроки. Таким образом, "железные горы" боеприпасов и хорошо укомплектованные "бункеры" запчастей, вероятно, останутся неизменной чертой военной логистики, хотя их содержимое все чаще будет создаваться с помощью AM.
Есть также опасения по
