A tecnologia de fabricação aditiva é reconhecida há muito tempo por suas poderosas capacidades e tem sido amplamente utilizada em vários setores, incluindo marítimo, aeroespacial e automotivo.
Notavelmente, é cada vez mais adotado pelos departamentos de defesa em todo o mundo. Na verdade, até 2027, a indústria militar de impressão 3D deverá valer 1,7 mil milhões de dólares.
Dada a procura militar por velocidades mais rápidas, pesos mais leves e custos mais baixos, a selecção de tecnologia de fabrico aditivo para alcançar estas características é, sem dúvida, a escolha mais apropriada.
Este artigo lista alguns casos de tecnologia de impressão 3D utilizada nos setores de defesa de diversos países. A partir destes exemplos práticos, podemos apreciar ainda mais a importância desta tecnologia na defesa.
1. Impressora 3D de metal com 9 metros de comprimento
Os militares dos EUA estão plenamente convencidos dos benefícios da produção aditiva. Em 2021, eles anunciaram planos para construir a maior impressora 3D de metal do mundo. O Centro de Sistemas de Veículos Terrestres do Exército DEVCOM está construindo esta impressora colossal com a ajuda da ASTRO America, Ingersoll Machine Tools, Siemens e da colaboração MELD Manufacturing no Rock Island Arsenal. Esta impressora passará a fazer parte do projeto Seamless Hull, com o objetivo final de imprimir um casco integrado para veículos de combate.
É relatado que o projeto levará aproximadamente 14 meses para ser concluído. Após a conclusão, a impressora será capaz de imprimir peças metálicas com 30 pés de comprimento, 20 pés de largura e 12 pés de altura (aproximadamente 9 metros por 6 metros por 3,6 metros).
2. Pistas impressas em 3D
Outra aplicação no setor militar e de defesa vem da ITAMCO (Indiana Technology and Manufacturing Companies), que está utilizando a manufatura aditiva para desenvolver uma pista para aeródromos expedicionários militares. Esses tapetes de pista são componentes essenciais dos Aeródromos Expedicionários (EAFs).
O seu objectivo é ser posto em acção em terrenos mais fracos, permitindo a aterragem e descolagem de aeronaves militares. Anteriormente, eram utilizadas pistas portáteis feitas de chapas de alumínio, mas à medida que estas se tornaram obsoletas, os militares precisaram encontrar uma solução inovadora.
A impressora 3D M290 da empresa alemã EOS foi empregada para fabricar modelos mais leves e duráveis para o equipamento militar da Força Aérea dos EUA.
3. ExOne e seu recipiente militar
Em uma tentativa de acelerar o desenvolvimento de recipientes robustos de fábrica impressos em 3D, a ExOne se envolveu nesse esforço após colaborações com vários parceiros. Especificamente, envolve um contrato de US$ 1,6 milhão com a Agência de Logística de Defesa (DLA).
Ao longo deste processo, a tecnologia Binderjet da ExOne, conhecida pela sua velocidade, flexibilidade de materiais e facilidade de operação, tem sido utilizada para fins militares, atendendo eficazmente às necessidades críticas dos militares.
Diz-se que esta impressora 3D, projetada especificamente para militares, é capaz de lançar adesivo, dispensando mais de 20 tipos de metais, cerâmicas e outros materiais em pó. Além disso, seu invólucro exclusivo e outros recursos o tornam excepcionalmente adequado para produtos de nível militar.
4. Ferramentas impressas em 3D da Marinha dos EUA
A Marinha dos EUA também está aproveitando o poder da fabricação aditiva. O Corpo de Fuzileiros Navais descobriu o potencial da impressão 3D no desenvolvimento de novas ferramentas de manutenção de veículos.
Em colaboração com campos de abastecimento e parceiros da indústria, o Comando de Sistemas do Corpo de Fuzileiros Navais produziu um grampo de fabricação aditiva através da tecnologia de impressão 3D. Esta braçadeira foi projetada para separar volantes de metais – um problema comum na manutenção de veículos navais.
A fabricação aditiva ajuda a reduzir o tempo de manutenção e preparação de ferramentas, diminuindo com sucesso o tempo real de espera dessas peças para cerca de 25 dias.
5. O Exército dos EUA e a Universidade do Sul da Flórida desenvolvem liga leve de magnésio
No domínio da tecnologia de impressão 3D, o Exército dos EUA colabora regularmente não apenas com empresas relevantes, mas também com várias universidades. Recentemente, cientistas da Universidade do Sul da Flórida imprimiram com sucesso em 3D uma liga de magnésio conhecida como WE43.
O desenvolvimento deste material não foi acidental, mas sim motivado por necessidades militares. Os soldados dos EUA encontram-se frequentemente sobrecarregados com mochilas e equipamentos extremamente pesados, pelo que a investigação destinada a reduzir a sua carga é de suma importância.
No entanto, com a ajuda do WE43 e do processo de fusão em leito de pólvora, o Exército dos EUA e a Universidade do Sul da Flórida podem ter descoberto uma solução.
6. Hélice impressa em 3D para navios
Nos últimos anos, a renomada empresa francesa Naval Group tem empregado tecnologia de impressão 3D para satisfazer uma variedade de necessidades. Em janeiro de 2021, graças ao processo Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM), o Naval Group imprimiu com sucesso uma hélice em 3D.
Composta por cinco pás, cada uma pesando 200 kg, a hélice foi então instalada no Perseus, navio caça-minas. A equipe por trás deste projeto revelou que, ao usar a tecnologia de impressão 3D, reduziu significativamente o tempo de construção e minimizou a quantidade de material utilizado.
7. A Força Aérea Espanhola atualiza seus processos por meio da impressão 3D
A fabricação aditiva pode ajudar as peças a alcançar alta dureza, resistência e outros atributos excepcionais. Através do reforço interno de fibras, os pesquisadores desenvolveram uma variedade de ferramentas e peças finais que podem suportar as rigorosas condições de desempenho exigidas em situações de grande estresse nas peças, sem qualquer margem para erro.
Em Madrid, o chefe da oficina de helicópteros da Força Aérea Espanhola afirmou que agora se tenta fabricar cada peça através da produção aditiva, evitando os métodos tradicionais de produção. Essas peças incluem ferramentas de medição de controle de vazamento para trens de pouso de helicópteros e chaves personalizadas para rotores principais de helicópteros.
8. General Lattice e seu design de capacete para o Exército dos EUA
A General Lattice, uma empresa de software de design 3D, assinou um contrato com o Exército dos EUA para aprimorar as capacidades de absorção de impacto dos capacetes de combate por meio de impressão 3D e geometrias de treliça avançadas. Para este projeto, a empresa desenvolveu um conjunto de ferramentas de modelagem preditiva para projetar e gerar materiais para capacetes.
Para reforçar a proteção dos soldados no campo de batalha e aumentar a sua probabilidade de sobrevivência após impactos na cabeça, os materiais impressos em 3D serão testados em condições reais para validar os requisitos de desempenho definidos pelo Command Soldier Center.
9. Peças sobressalentes em veículos blindados de combate
O Exército Australiano projetou dezenas de peças de reposição para um de seus veículos blindados usando uma solução de impressão 3D em spray frio desenvolvida pela SPEE3D. Esses componentes passaram por vários testes e certificações de uso em campo, aumentando a agilidade do Exército Australiano.
Por exemplo, as peças impressas incluem uma calota produzida em apenas 29 minutos, com um custo total de 100 dólares australianos. Ao introduzir a tecnologia de fabricação aditiva, os militares conseguem reduzir o tempo de inatividade dos veículos blindados, lidando assim de forma mais eficaz com as emergências.
10. A Marinha dos EUA e a Manufatura Aditiva
Durante vários anos, a Marinha dos EUA vem realizando numerosos projetos de fabricação aditiva. O objetivo é aumentar a agilidade e eficiência das equipes que realizam missões em mar aberto, principalmente na fabricação de peças de reposição. É por isso que a Escola de Pós-Graduação Naval (NPS) investiu na máquina metálica Xerox ElemX.
Eles usam esses equipamentos para projetar peças de reposição e ferramentas para submarinos e navios, permitindo à Xerox ter uma cadeia de suprimentos mais curta e fabricar componentes personalizados. No entanto, a NPS não é a única organização a lançar iniciativas de impressão 3D no sector marítimo.
Na verdade, a MatterHackers assinou um contrato de cinco anos com a Marinha dos EUA para fornecer todo o equipamento 3D necessário, juntamente com cursos de formação e manutenção.
11. Projeto de Energia Futura
O Future Energy Project do Reino Unido está envolvido em pesquisa, testes de explosivos, fabricação de novos energéticos, modelagem de explosivos, síntese química, caracterização térmica e testes de perigo.
O projeto visa criar novos materiais energéticos e métodos de diagnóstico para verificar esses novos materiais. A manufatura aditiva será empregada para desenvolver novas formulações explosivas, oferecendo inúmeras vantagens aos usuários potenciais, como redução de custos de armazenamento e transporte e melhoria de desempenho.
Os custos podem ser adaptados com precisão de acordo com os requisitos e fabricados em designs inovadores e complexos, um conceito anteriormente inimaginável. O processo de fabricação utiliza o Misturador Acústico Ressonante LabRAM, que utiliza energia acústica em vez de lâminas físicas para misturar os materiais, tornando o processo mais seguro.
12. ASTRO America desenvolve cascos de veículos blindados impressos em 3D
A organização de pesquisa aplicada em ciência e tecnologia, também conhecida como ASTRO America, foi selecionada pelo Exército dos EUA para o projeto do casco contínuo.
Apoiado pelos Manufacturing Innovation Institutes, que beneficiam do Departamento de Defesa dos EUA, este plano faz parte de um esforço para desenvolver e entregar cascos de veículos blindados utilizando impressão 3D.
O seu objectivo é reduzir o tempo de fabrico e os custos de produção, ao mesmo tempo que aliviam o peso dos veículos e melhoram o seu desempenho e capacidade de sobrevivência.
13. Quartel militar impresso em 3D
A ICON, uma empresa de construção 3D conhecida por seu envolvimento em projetos militares, colaborou com o Departamento Militar do Texas, a Logan Architecture e a Fort Structures para criar a maior estrutura impressa em 3D da América do Norte.
O campo de treinamento, localizado no Centro de Treinamento Swifte Camp em Bastrop, Texas, foi construído usando o sistema de construção Vulcan da ICON – uma impressora robótica operada por meio de um tablet, capaz de usar materiais à base de cimento.
Essa parceria de sucesso entre a empresa e os militares resultou no primeiro quartel militar impresso em 3D para residência de soldados. A estrutura final consiste em um prédio de 3.800 metros quadrados, com capacidade para abrigar até 72 soldados ou pilotos, preparando-os para seu próximas atribuições.
14. Impressão 3D de cascos de submarinos
Durante anos, o Departamento de Defesa encontrou maneiras de aplicar a impressão 3D em vários domínios – em terra, no ar e no mar. Na verdade, um dos projetos mais recentes dos militares dos EUA investiga um território relativamente desconhecido da impressão 3D: o subaquático.
Num esforço pioneiro em 2017, o Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) colaborou com o Laboratório de Tecnologia Disruptiva da Marinha dos EUA, resultando no primeiro casco de submarino impresso em 3D na história militar.
Utilizando a tecnologia Fused Deposition Modeling Large Area Additive Manufacturing (FDM BAAM) do ORNL, a equipe criou um casco conceitual de 30 pés composto por seis seções compostas de fibra de carbono, demonstrando produção mais rápida e custos mais baixos em comparação aos métodos tradicionais de fabricação.
Apesar de ainda estarem em testes, os indicadores sugerem que em breve testemunharemos mais submarinos impressos em 3D mergulhando nos oceanos.
15. A Universidade do Maine desenvolve navios de apoio logístico para o Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA
Em março deste ano, a Universidade do Maine (UMaine), em seu Centro Avançado de Estruturas e Compósitos em Orono, imprimiu em 3D dois grandes navios, um dos quais é supostamente o maior navio fabricado com aditivos da história.
Esses protótipos de navios foram desenvolvidos para o Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA, projetados como navios de apoio logístico, e serão submetidos a testes para uso militar ativo. O maior dos dois pode acomodar dois contêineres de 20 pés, enquanto o outro pode transportar comida, água e outros suprimentos para três dias para um esquadrão inteiro de rifles.
Ambos os novos recipientes foram impressos em 3D a partir de uma mistura multimaterial baseada em compósitos reforçados com fibra polimérica. Segundo a UMaine, eles conseguiram fabricar e montar uma dessas embarcações em apenas um mês – um processo que levaria até um ano usando métodos tradicionais de fabricação.
