Центр исследований, разработок и инжиниринга армии США, U.S. Army Armament Research, Development and Engineering Center (ARDEC) создал первый в мире образец ручного гранатомета, изготавливаемого при помощи трехмерной печати. По мнению ученых, использование 3D-принтера для этих целей позволит существенно ускорить разработку прототипов и оснащение войск новыми образцами оружия.
Разработанная модель гранатомета получила название RAMBO, что сокращенно означает Rapid Additively Manufactured Ballistics Ordnance (баллистическое вооружение, изготовленное быстрой трехмерной печатью), она является совместным проектом командования армии США по исследованиям, разработки и инжиирингу U.S. Army Research, Development and Engineering Command (RDECOM), исследовательской программы U.S. Army Manufacturing Technology (ManTech) Program и компании America Makes, национального лидера в области трехмерной печати. На разработку RAMBO ушло полгода и первая информация о новом оружии была открыто опубликована прошлой весной.
Вообще говоря, целью проекта RAMBO было не столько создания образца гранатомета, сколько демонстрация возможностей изготовления при помощи трехмерной печати образцов вооружения и боеприпасов. Конечно, наивно утверждать, что напечатанный гранатомет будет прочнее, надежнее и мощнее своего прототипа, изготовленного традиционными методами.
Американские ученые преследовали лишь цель показать, что 3D-печать позволяет создать вполне функциональный образец, пригодный для испытаний и отработки различных вариантов конструктивных решений. С его помощью срок изготовления прототипа в металле сокращается с нескольких месяцев до нескольких дней или даже часов.
Трехмерная печать (3D-печать) – это технология, позволяющая создавать послойно трехмерные физические объекты, состоящие из различных материалов, на основе компьютерной модели. В гранатомете RAMBO, разработанном на основе штатного гранатомета M203A1 (вариант M203 для карабина М4), все детали, за исключением пружин и крепежа, распечатаны на 3D-принтере.
Ствол и ствольная коробка состоят из алюминия и получаются при помощи технологии прямого лазерного спекания металла Direct Metal Laser Sintering (DMLS). Она заключается в нагреве лучом высокоэнергетического лазера частичек металлического порошка до температуры ниже точки плавления, обеспечивающей спекание слоев и образование объекта требуемой формы.
Разумеется, на деле все обстоит не так просто и ствол со ствольной коробкой требуют некоторой дополнительной обработки. Ствол, печатающийся вертикально, необходимо в конце отделить от основания и удалить перемычки. После этого его поверхность зачищают и подвергают абразивной обработке. Ствольная коробка требует несколько больше станочных операций, поскольку она более требовательна к производственным допускам. В завершение на ствол и ствольную коробку наносится анодированное защитное покрытие Type III, аналогичное штатному M203A1.
Процесс изготовления данных деталей занимает 70 часов на 3D-принтере и 5 часов последующей машинной обработки. Наряду с затратами на материал (около 100 долларов за фунт порошка), такая трудоемкость может показаться высокой, однако, на самом деле, станочное изготовление прототипа еще дороже, оно обходится десятки тысячи долларов и длится порой месяцами. Кроме того, 3D-печать не требует присутствия рабочего и не переводит металл в стружку.
Другие компоненты, такие как части ударно-спускового механизма, печатаются из низколегированной стали AISI 4340, широко применяющейся в деталях огнестрельного оружия.
Кроме самого оружия, проект RAMBO предусматривал трехмерную печать боеприпасов, 40-мм практических выстрелов M781 (он не содержит внутри ВВ, поэтому проще для изготовления). К этой части проекта были подключены еще два научно-исследовательских центра: Эджвудский армейский химико-биологический центр U.S. Army Edgewood Chemical and Biological Center (ECBC) и исследовательская лаборатория U.S. Army Research Laboratory (ARL).
Выстрел M781 состоит из 4-х основных частей: головного обтекателя, корпуса гранаты, гильзы и патронной гильзы .38-го калибра. Обтекатель и гильза традиционно делаются литьем под давлением из стеклонаполненного нейлона. ARL и ECBC создали технологию изготовления данных деталей из этого же материала, но при помощи селективного лазерного спекания на 3D-принтере.
А вот с корпусом M781, в настоящее время изготавливаемого из цинка литьем под давлением, пришлось потрудиться, так как 3D-печать цинковых деталей пока невозможна. Поэтому опробовали четыре альтернативных варианта:
1. Замена цинка алюминием. Эксперименты показали, что анодированный ствол с прочным покрытием гарантирует нормальное врезание более мягкой необработанной оболочки гранаты и этот вариант вполне работоспособен. Однако из-за меньшей плотности алюминия по сравнению с цинком граната получилась значительно легче, что существенно поменяло баллистику оружия.
2. Второй подход заключался в том, чтобы напечатать корпус снаряда из стали, которая лучше соответствует требованиям по весу, а затем надеть на него уретановый обтюрирующий поясок. Поясок необходим, так как сталь тверже алюминиевого ствола и без него ствол быстро выйдет из строя. Недостаток – поменялась конструкции боеприпаса.
3. Третий вариант также использовал корпус с канавкой и обтюрирующее кольцо, но вместо того, чтобы формовать материал, пластик был напечатан непосредственно на стальном корпусе с помощью принтера с вращающейся осью.
4. Использование воскового 3D-принтера. В этом варианте печаталась трехмерная модель из воска, которая затем покрывалась гипсом. После этого воск вытапливался и в полученную форму заливался расплавленный цинк.
Напечатанный гранатомет и выстрелы к нему впервые были опробованы стрельбой 12 октября 2016 года на Арсенале Пикатинни в штате Нью-Джерси. Но еще перед этим разработчики RAMBO встретились с военнослужащими 82-й воздушно-десантной дивизии, чтобы ознакомиться с опытом эксплуатации M203A1 и учесть пожелания к его конструкции. Стрельба (15 пробных выстрелов) велась как в тире, так и на открытом воздухе, дистанционно, снимая процесс на высокоскоростное видео.
В ходе испытаний оружие не претерпело никаких поломок и отказов, не наблюдалось и износа ствола. Начальная скорость оказалось на 5% меньше, чем у штатного M781, выпущенного из гранатомета серийного производства. Падение скорости было вызвано растрескиванием корпуса гранаты, но проблема была тут же устранена на 3D-принтере.
Это демонстрирует основное преимущество использования трехмерной печати при разработки прототипов, поскольку конструкция была быстро изменена и изготовлена вновь без необходимости в новых инструментах и оснастке, требуемых в обычном производстве.
/Илья Шайдуров, all4shooters.com/