Perché i costruttori navali 3D

Il componente è per un sottomarino di classe Virginia chiamato Oklahoma.

Di Kelsey D. Atherton | Pubblicato il 3 ottobre 2023 18:06 EDT

Un sottomarino con equipaggio è, al suo livello più elementare, una macchina progettata per preservare una bolla d'aria sott'acqua e tenere fuori il resto dell'oceano. Le complessità della progettazione dei sottomarini – tutto, dalla propulsione ai sensori ai controlli – devono essere progettate tenendo presente questo scopo primario. Poiché l'intero sottomarino deve mantenere questo attento contenimento in ogni momento, quella che altrimenti potrebbe essere una parte nulla, come un gruppo di scarico del ponte, è cruciale per la vitalità a lungo termine del sottomarino. Il 25 settembre, i costruttori navali General Dynamics Electric Boat, insieme a Huntington Ingalls Industries, hanno annunciato di aver utilizzato con successo la produzione additiva, nota anche come stampa 3D, per creare una parte per il sottomarino di classe Virginia Oklahoma.

La parte stampata è uno scarico del ponte ed è stata prodotta a terra in rame-nichel. La parte necessita ancora di alcune lavorazioni meccaniche per perfezionarla prima di essere installata, ma la stampa di un pezzo sostitutivo rappresenta un grande passo avanti verso parti più semplici e su richiesta per la futura riparazione dei sottomarini.

“Questo progetto collaborativo sfrutta le autorizzazioni concesse dalla Marina che semplificano i requisiti per le parti di produzione additiva a basso rischio. È possibile, grazie alla lungimiranza e agli sforzi di sviluppo a lungo termine dei nostri ingegneri, implementare la produzione additiva di leghe marine per la costruzione navale”, ha affermato Dave Bolcar in un comunicato. Bolcar è il vicepresidente dell’ingegneria e del design presso il cantiere navale Newport News Shipyard, la divisione Huntington Ingalls Industries che ha lavorato sulla parte stampata in 3D.

[Correlato: uno sguardo esclusivo all'interno del luogo in cui nascono i sottomarini nucleari]

La produzione additiva ha fascino e utilità negli spazi hobbistici, commerciali e industriali per una serie di ragioni. È utile la capacità di prototipare rapidamente le parti e quindi produrre approssimazioni fisiche da perfezionare. È ancora un passo importante passare dall'esplorazione di una parte attraverso un disegno stampato a una parte stampata che sia all'altezza del compito richiesto da un pezzo completato.

La stampa di parti a terra per la riparazione consente ai fornitori navali di dimostrare che la tecnologia è praticabile e di applicarla alle esigenze immediate.

Su una nave, e su un sottomarino più che sulla maggior parte degli altri tipi di navi, ogni parte deve adattarsi con precisione, entro parametri prestabiliti, in modo che la nave possa continuare a rimanere stagna ed ermetica dove deve essere. Le navi sono inoltre profondamente limitate nello spazio a bordo, quindi la disponibilità di pezzi di ricambio immagazzinati per emergenze o anche solo per riparazioni di routine è limitata e basata su stime prima dell’imbarco. Le stampanti di bordo consentirebbero le riparazioni in corso, mentre le stampanti nei porti possono garantire che le nuove parti siano pronte per le navi attraccate.

La Marina opera in spazi ristretti e su un palcoscenico globale. Con basi e porti sparsi in tutto il mondo, gestire il rifornimento di navi e aerei significa supervisionare le catene di approvvigionamento in luoghi distanti tra loro come Spagna e Guam, e i porti intermedi. Negli ultimi dieci anni, la Marina degli Stati Uniti ha esplorato la stampa 3D come un modo per alleviare il carico logistico.

La premessa della stampa 3D è semplice. Se la materia prima per molte parti può essere immagazzinata in forma indifferenziata e quindi prodotta secondo necessità per le riparazioni, quella materia prima e quella stampante diventeranno molto più flessibili rispetto all’accumulo di pezzi già assemblati. Le stampanti possono produrre errori nella produzione, quindi la Marina ha passato anni a lavorare su come creare cose con il minimo errore.

“Siamo all'inizio di tutto questo. Ci sono parti che richiedono l'aeronavigabilità per l'approvazione e la non aeronavigabilità, la non aeronavigabilità è più facile da realizzare", ha detto a USNI News nel 2018 il tenente generale Steven Rudder del Corpo dei Marines. "Vedrete la produzione additiva, sia nell'industria e nel nostro FRC [Fleet Readiness Center]. L'Air Force è più avanti di noi nella stampa su metallo; vedrai che decollerà davvero. Questo è solo all’inizio delle fasi.”