A impressão 3D enquanto foi transportada pelo ar a bordo de uma aeronave tiltrotor ou durante manobras off-road em veículos militares é uma abordagem de teste irregular para novas impressoras 3D. No entanto, nessas condições extremas, uma Marinha dos EUA desenvolveu a impressora 3D expedicionária subiu ao desafio. Conversei com o líder do projeto para aprender mais.
O sistema operacional avançado de fabricação, ou AMOS, é uma impressora polímero compacta e robusta projetada pelo Pacífico do Naval Data Data Heart (NIWC) para preencher uma lacuna operacional de longa knowledge: fabricação aditiva confiável e implantável em campo para sistemas autônomos.
Spencer Koroly, gerente de projeto técnico da NIWC Pacificliderou o esforço para construir Amos após um pedido de um fuzileiro naval em 2019. “Ele me perguntou: ‘O que posso levar comigo ao campo hoje à noite para construir e reparar drones?'”, Disse Koroly. “Naquela época, não havia uma máquina que pudesse fornecer a velocidade, a qualidade do materials e a confiabilidade necessárias no campo. Esse period o ponto de partida.”
Amos foi concebido como um sistema de uso duplo: adequado para aplicações do Departamento de Defesa (DOD) e não militares. O desafio principal foi reduzir o tempo de construção para peças funcionais. Um drone que anteriormente exigia 150 horas de tempo de impressão usando sistemas herdados foi produzido em apenas nove horas usando AMOS. O sistema foi otimizado para ABS e ASA, em vez de materiais de grau inferior, como o PLA, garantindo estabilidade térmica e robustez em ambientes agressivos.
“Queríamos pegar a impressão de drones de 150 horas e comprimi-la em um dia”, explicou Koroly. “Tinha que ser algo que você poderia usar imediatamente e confiar estruturalmente. Caso contrário, você está apenas enviando peças novamente.”
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Testes extremos para brigas de Amos e a bordo
O histórico de Koroly em engenharia mecânica e robótica ajudou a moldar uma máquina projetada para portabilidade e extrema resiliência operacional. A impressora 3D foi testada dentro de um Osprey V-22 enquanto estava em voo, em um utilitário de artesanato de pouso da Marinha (LCU) e durante testes off-road em um veículo tático leve articular (JLTV), o equivalente moderno de Humvee. “A impressora se sustentou. Recebemos boas partes dela mesmo quando o veículo estava pulando do chão”, observou Koroly, incluindo um elenco médico impresso no meio do vôo. Esses cenários validaram a resiliência estrutural da máquina sob cargas de choque e vibração. “O elenco médico que imprimimos em voo period completamente utilizável. O design enfatiza a rigidez. É uma das impressoras de extrusão mais volumetricamente eficientes por aí”, disse Koroly, observando que a compactação de quadros, sistemas de movimento reforçado e minimizada em massa em massa reduzem a interrupção da impressão durante o movimento do veículo.
Koroly descreveu a estrutura do projeto da NIWC como mais próxima da academia do que a contratação tradicional de defesa. Os engenheiros enviam propostas de projeto, semelhantes a subsídios de pesquisa, para desenvolver novos recursos. “Eu egoisticamente queria uma impressora que eu poderia usar todos os dias”, disse ele. “Então, propus a construção de um que também pudesse atender a uma necessidade operacional actual”.
Agora em sua quarta geração, a AMOS já foi usada em ambientes exigentes. Durante o RIMPAC 2024, cinco unidades Amos foram implantadas em uma base do Corpo de Fuzileiros Navais e dois a bordo do USS Somerset. A equipe do projeto colaborou com a Escola de Pós -Graduação Naval e outros laboratórios de defesa para validar como a fabricação de aditivos de polímeros poderia complementar o Steel AM em fluxos de trabalho de reparo de emergência. Quando uma bomba de osmose reversa no Somerset Falhou, o AMOS foi usado para produzir uma peça de validação de geometria em apenas oito horas. Essa parte do teste de polímero confirmou a precisão dimensional antes que um processo híbrido de arco de arco híbrido AM fosse usado para produzir a parte last. “A tripulação não conseguiu produzir água potável suficiente. Essa parte nos ajudou a validar a geometria antes de comprometer-se a um reparo de steel de vários dias. Foi um exemplo do mundo actual de desdobrar o processo de reparo”, disse Koroly.
O programa AMOS também aborda uma questão maior: o desejo da Marinha de fabricação móvel e localizada para apoiar operações distribuídas. Koroly prevê navios e bases de avanço como “armazéns digitais móveis”, ativados por tecnologias aditivas. “Se a impressora estiver a bordo e o arquivo de design existir, você poderá fazer a peça em horas em vez de dias ou semanas para entrega.”
Paralelamente, a equipe da Koroly está avaliando novas tecnologias, incluindo processos híbridos de Steel AM e geração de peças assistidas pela AI. Embora os sistemas de texto para CAD permaneçam imaturos, ele acredita que eles poderiam desbloquear o potencial de fabricação de pessoal sem habilidades tradicionais de design. “A pessoa no chão da fábrica ou no campo geralmente sabe exatamente o que precisa, mas carece da fluência CAD. Se a IA pode preencher isso, desbloqueamos uma enorme capacidade”.
Ainda assim, os rostos estão barreiras persistentes à adoção. “Os militares geralmente demoram a se adaptar. O aditivo é visto há muito tempo como uma solução procurando um problema”, disse Koroly. “Mas agora estamos no ponto em que as ferramentas são confiáveis o suficiente e os problemas bem definidos o suficiente, que a adoção está se acelerando”.
O sucesso do AMOS poderia sinalizar uma mudança mais ampla em direção à manufatura distribuída nas forças armadas dos EUA, com a fabricação aditiva formando a espinha dorsal de uma cadeia de suprimentos resiliente e sob demanda.
Sistemas de impressão 3D seguros projetados para aplicações sensíveis
A segurança continua sendo uma preocupação central. Os sistemas de fabricação aditivos que operam em contextos militares devem atender a protocolos rigorosos de segurança cibernética, principalmente para implantação a bordo de navios. A AMOS está passando pela autoridade para operar (ATO), com as equipes de segurança cibernética da NIWC co-desenvolvendo métodos de endurecimento e salvaguardas para arquivos de design digital e controles de máquina. “Minimizamos os riscos de adulteração usando repositórios de arquivos seguros e técnicas de verificação de design”, explicou Koroly. “O próprio Amos deve atender aos requisitos de segurança cibernética antes que possa ser carregado a bordo de um navio implantado.”
Para garantir a compatibilidade com os sistemas militares, a impressora possui módulos configuráveis para atender aos padrões de segurança cibernética e compras. “Você pode remover ou substituir componentes como câmeras, dependendo do ambiente de implantação”, acrescentou Koroly. Essa modularidade é elementary à medida que o projeto entra em sua fase de uso duplo.
O desafio de segurança não é teórico. Durante nossa conversa, discutimos demonstrações públicas anteriores onde Os arquivos digitais para drones impressos em 3D foram manipulados para falhar no meio do voo. “Existem exemplos bem conhecidos de sabotagem through modificação de arquivos”, disse Koroly. “É por isso que confiamos em repositórios seguros e gerenciados pelo governo, não em locais abertos e adicionamos camadas de verificação de digitalização e design antes que as peças sejam aprovadas para impressão”.
A NIWC também está abordando os fatores humanos que podem determinar a adoção de tecnologia no mundo actual. “Tivemos fuzileiros navais construindo suas próprias unidades Amos antes da implantação”, disse Koroly. “Isso significava que eles entenderam o sistema. Quando ocorreu um congestionamento de filamentos, recebi uma mensagem às 22h de um fuzileiro naval que o consertou em minutos. Essa propriedade é importante.” A ênfase é clara: “Think about que você está privado de sono, frio, com fome e sob estresse. Agora, tente operar equipamentos desconhecidos. A tecnologia precisa trabalhar nessa condição”.
O primeiro licenciado comercial do Departamento de Defesa para Amos é o Aditivo de Chicago projeto. O grupo se concentrará em levar o Amos ao mercado para usuários industriais, mantendo os controles de robustez, confiabilidade e configuração que definem a unidade authentic.
O NIWC já está trabalhando para a padronização em toda a frota. “Uma universidade poderia projetar uma parte da missão crítica e, enquanto os padrões de materials e geometria forem atendidos, esse arquivo poderá ser fabricado em qualquer lugar de uma rede militar distribuída globalmente”, disse Koroly.
A fabricação aditiva também está ganhando legitimidade operacional na logística da Marinha. Koroly citou o surgimento de navios como “armazéns digitais móveis”, onde as impressoras poliméricas podem produzir peças de missão crítica em questão de horas. “Estamos vendo a mudança agora. Em 2012, ouvimos falar de uma impressora em todas as casas. Hoje, muitas peças estão se tornando produtos digitais. A impressão sob demanda é actual”.
Quando perguntado o que ele priorizaria com orçamento ilimitado e zero burocracia, em vez de citar uma tecnologia específica, a Koroly tinha um desejo diferente. “Eu pegaria o padrão do Departamento de Defesa”, disse ele. “Um padrão claro para a fabricação de aditivos de polímeros abriria a iteração, aceleraria a colaboração e transformaria como as cadeias de suprimentos funcionam em defesa e indústria”.
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A imagem em destaque mostra as impressoras AMOS 3D implantadas durante um exercício da Marinha dos EUA. Foto through NIWC Pacific.