RAMBO ปืนยิงลูกระเบิด M781 พิมพ์จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติใช้งานได้จริง

กระทู้สนทนา

กองทัพสหรัฐอเมริกาได้เข้าร่วมการแข่งขันผลิตอาวุธ
ด้วยการผลิตเครื่องยิงระเบิดจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติกระบอกนี้
ชื่อที่เรียกขานดูเหมือนจะมาจากอาวุธในภาพยนตร์
เรื่องในอดีตประเภทสู้รบลุยแหลกล้างผลาญในสมรภูมิรบ
และใช้เรียกชื่อปืนกระบอกนี้ว่า RAMBO
แม้ว่าอาจจะไม่ได้รับแรงบันดาลใจจาก
ตัวละคร Sylvester Stalone ที่มีชื่อเดียวกัน

แต่ Rambo กระบอกนี้ย่อมาจาก
Rapid Additively Manufactured Ballistics Ordnance
วิศวกรด้านการทหารต้องใช้เวลากว่า 6 เดือน
ในการสร้างเครื่องยิงกระสุนขนาด 40 มิลลิเมตรรุ่น M781
ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจมาจากแบบปืนยิง M203A1
ชิ้นส่วนเกือบทุกชิ้นสร้างขึ้นด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ 3-D printing
ยกเว้นสปริง และปลอกกระสุนปืน

เจ้าหน้าที่กองทัพกล่าวว่า
พวกเขาพอใจกับผลการทดสอบ
ที่เกิดขึ้นครั้งแรกในเดือนตุลาคมในปีที่แล้ว
ใน Armament Technology Facility
ที่ Picatinny Arsenal รัฐ New Jersey

" ผลการยิงทดสอบรวม 15 ครั้ง
ไม่มีสัญญาณของการสึกกร่อน
ชิ้นส่วนทั้งหมดที่ถูกพิมพ์ขึ้นมา
สามารถยิงได้อย่างสมบูรณ์แบบ
และเครื่องยิงลูกระเบิดที่พิมพ์ออกมา
ก็ใช้งานได้ตามที่คาดไว้
ไม่มีการสึกหรอในลำกล้องปืน
รวมทั้งโครงปืนในระบบทั้งหมด
ที่ต่างถูกพิมพ์ขึ้นมาด้วยกัน

อัตราเร่งของกระสุนปลายกระบอกปืนเพิ่มขึ้นราว 5%
เมื่อเปรียบเทียบกับปืนยิงลูกระเบิด M781 ต้นแบบ
ที่ผลิตจากกระบวนการสายผลิตแบบดั้งเดิม
การเปลี่ยนแปลงอัตราเร่งมีผลมาจาก
ตลับหมึกพิมพ์มีปัญหาและได้รับการแก้ไขอย่างรวดเร็ว
ด้วยการเปลี่ยนและออกแบบเพิ่มเติมเพียงเล็กน้อย
แล้วใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ พิมพ์ชิ้นส่วนนี้ขึ้นมาใหม่ ”

กองทัพสหรัฐอเมริกายังไม่ยืนยันว่า
ปืนยิงระเบิดแบบ 3 มิติ
จะใช้ในภารกิจสู้รบหรือผลิตต่อไปหรือไม่
อย่างไรก็ตามเห็นได้อย่างชัดเจนแล้วว่า
การผลิตสารเติมแต่ง การผลิตปืนแบบ 3 มิติ
และการผลิตที่พิเศษแบบนี้
จะใช้ประโยชน์ได้หลายอย่าง
รวมถึงการผลิตซ้ำโครงสร้างที่สลับซับซ้อน
สำหรับการผลิตจำนวนมาก

โดยทั่วไปการผลิตสารเติมแต่ง
ได้ถูกนำมาใช้สำหรับอุปกรณ์ชิ้นส่วนเครื่องบินบางชิ้น
และแม้กระทั่งอุปกรณ์ทางการแพทย์
ประโยชน์ที่เห็นได้ชัดคือ
แนวโน้มที่จะนำไปสู่การพัฒนาและการผลิตสารเติมแต่ง
รวมทั้งของเสียที่ลดลงจากการผลิตแบบเดิม
และการต้องใช้ความพยายามของคนในการประกอบน้อยที่สุด
การพิมพ์ 3D ในระดับมหภาค ยังหมายความว่า
บริษัทต่าง ๆ สามารถทดสอบวัสดุต่าง ๆ และผลิตชิ้นส่วนต่าง ๆ ได้เลย
เช่น กองทัพสหรัฐอเมริการได้ผลิต RAMBO

อย่างไรก็ตามระยะเวลาในการสร้างชิ้นงาน
การขึ้นรูปชิ้นส่วนจะค่อนข้างช้ากว่า
เมื่อเปรียบเทียบกับสายการผลิตแบบเดิม
และต้นทุนการผลิตที่สูงกว่ามากในช่วงนี้
ทำให้นักลงทุนบางรายยังคงลังเลใจ
ที่จะลงทุนในการผลิตสารเติมแต่ง
แต่ในระยะยาวอาจจะมีต้นทุนลดลง
เพราะความประหยัดจากขนาดของการผลิต Economic of Scale
รวมทั้งย่นระยะเวลาในการส่งมอบ/ติดตั้งเครื่องจักร

หมายเหตุ

การผลิตแบบโรงงานอุตสาหกรรม
จะเสียเวลามากในการสร้างแบบจำลอง/ต้นแบบ
ก่อนจะนำไปกัดหรือตกแต่งขึ้นรูปใหม่
เพื่อให้เป็นแม่พิมพ์/เบ้าหลอม
จากนั้นก็นำไปสู่กระบวนการผลิต
ถ้าระบบนิ่งแล้วหรือผ่านเกณฑ์มาตรฐาน
ก็จะสามารถผลิตได้ทีละจำนวนมาก ๆ
ใช้เวลาน้อยกว่าการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ

U.S. Army Natick Soldier Research, Development and Engineering Center (NSRDEC)
เป็นหน่วยงานหลักที่ดำเนินการโครงการนี้
โดยได้รวบรวมข้อมูลจากบรรดานายทหารของ
2-504 Parachute Infantry Regiment of the 82nd Airborne Division
ที่ขอให้พิจารณาเกี่ยวกับคุณลักษณะ
 และความสามารถที่ต้องการของปืนยิงลูกระเบิด
ที่ต้องการให้มีในเครื่องยิงลูกระเบิดแบบ M203A1
กระสุนหัวระเบิดขนาด 40 มิลลิเมตร รุ่น M781
 ชุดความคิดเห็นต่าง ๆ ของทหารในแนวหน้า
จึงถูกนำมาประมวลผลแล้วจึงนำมาสู่สายการผลิต
 แบบพึ่งพาตนเองได้สำหรับ RAMBO

 ส่วนมากปืนยิง M203 มักจะติดตั้งอยู่ภายใต้อาวุธปืนของทหาร
 นักวิจัยของ NSRDEC ได้ใช้ประโยชน์จากเครื่อง AM https://www.americamakes.us/
 ในการสร้างต้นแบบและชุดอุปกรณ์เครื่องมือต่าง ๆ
 สามารถสร้างปืนยิงลูกระเบิดได้อย่างรวดเร็วซึ่งรวมทั้งด้ามปืน
 ที่กำหนดแบบขึ้นมาตามคำร้องและข้อกำหนดของทหารรบแนวหน้า 
การปรับแต่งทำได้อย่างต่อเนื่องและเป็นอิสระ 
เพราะออกแบบและผลิตขึ้นรูปได้เลย
จากการตอบสนองอย่างรวดเร็วของ AM

โครงการดังกล่าวนี้ได้ใช้บริการจากธุรกิจขนาดเล็กหลายแห่ง 
และศูนย์บริการสำหรับ AM ที่เป็นการร่วมมือระหว่าง 
องค์กรระหว่างภาครัฐบาล
และภาคอุตสาหกรรมของเอกชน
 แสดงให้เห็นถึงสถานะปัจจุบันของ AM  
และความพร้อมในการผลิตอาวุธปืน
 ที่จะเป็นเทคโนโลยีที่ช่วยในการผลิต อาวุธ
ทั้งในปัจจุบันและในอนาคตของสหรัฐอเมริกา

เครื่องยิงลูกระเบิดขนาด 40 มม.
 เป็นส่วนประกอบสำคัญของโครงการประชุม
 ด้านการป้องกันประเทศปี 2016  
แม้ว่าจะมีความท้าทายมากมาย กว่าจะยอมรับ AM
ที่จะใช้เกี่ยวกับการทหารอย่างกว้างขวาง
 แต่การสาธิตครั้งนี้แสดงถึงความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี  
การยิงที่ประสบความสำเร็จจากระบบอาวุธที่ผลิตโดย AM
 การตรวจสอบความสมบูรณ์ของ AM
 และการประยุกต์ใช้ในการผลิตอาวุธยุทโธปกรณ์

เมื่อใช้ AM นักวิจัยและนักพัฒนาซอฟต์แวร์ 
จะสามารถสร้างและทดสอบต้นแบบของตนได้ เลย
ภายในเวลาไม่กี่เดือนแทนที่จะเป็นหลายเดือนเหมือนแต่ก่อน 
รูปแบบและชิ้นส่วนที่ไม่สามารถใช้งานได้จริง 
ก่อนหน้านี้ต้องใช้เวลานานกว่าจะสามารถค้นพบ/เข้าใจได้ 
ทดแทนการออกแบบแบบเดิมที่สลับซับซ้อน
ทึ่ต้องสร้างแบบจำลองแล้วไปขึ้นเป็นแม่แบบ
ตกแต่งแล้วถึงจะทำการปั้มโลหะหรือหล่อโลหะ

แต่การออกแบบใหม่แบบนี้จะช่วยลดความสลับซับซ้อน
 และลดความซับซ้อนของอาวุธยุทโธปกรณ์ 
เพราะสั่งพิมพ์ขึ้นรูปได้ตามแบบที่เขียนไว้เลย
ทำให้ในขณะนี้เป็นไปได้และสามารถผลิตได้  
ความก้าวหน้าเหล่านี้จะช่วยปรับปรุงผลิตภัณฑ์
 และอำนวยความสะดวกที่จะเปลี่ยนจากห้องทดลอง
 ไปสู่สนามรบได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น 
ซึ่งจะช่วยให้ทหารในแนวหน้าทำการรบได้ดีขึ้น

หมายเหตุ

ลำกล้องปืนและร่องที่เป็นเกลียวภายในลำกล้องปืน
จะถูกพิมพ์ขึ้นบนแท่นพิมพ์ที่สร้างไว้
แล้วจะแยกแม่พิมพ์ที่ประกบไว้สองด้านออกมา
พร้อมกับนำไปขัด/ทำความสะอาดเศษวัสดุที่ตกค้างอยู่
กับทำการวัดขนาดภายในภายนอกให้ได้มาตรฐานที่กำหนด
หลังจากนั้นจะเข้าสู่กระบวนการอโนไดซ์ Type III hard-coat anodizing
เป็นการเคลือบผิวชุบแข็งป้องกันสนิมและลดการผุกร่อน
ข้อมูลเพิ่มเติม(ภาษาไทย) https://goo.gl/Vjk8X0
ไม่เหมือนกับแบบสายการผลิตปืนยิงลูกระเบิด M203A1
ซึ่งใช้สังกะสีชุบเหล็กทำการผลิตลำกล้องปืนจากโรงงานผลิตอาวุธปืน

ส่วนกลไลส่วนอื่น ๆ เช่น ไกปืน เข็มแทงชนวน
จะพิมพ์ขึ้นมาด้วยผงเหล็กกล้าผสม 4340 alloy steel
AISI/SAE 4340 เป็นไปตามมาตรฐานของ AISI หรือ SAE
ตัวเลขสองตัวแรก (43) ก็คือ เหล็กกล้ามีการผสม นิกเกิล-โครเมียม-โมลิบดีนัม
ตัวเลขสองตัวหลัง (40) มีคาร์บอนเป็นส่วนผสมมีค่าประมาณ 0.4%
ซึ่งสอดรับกับชิ้นส่วนวัสดุอุปกรณ์ปืนที่ผลิตมาแบบเดิม
ข้อมูลเพิ่มเติม(ภาษาไทย) https://goo.gl/5CTXdi

การหลอมเหลวผงโลหะทั้งสองประเภทจะใช้กระบวนการแสงเรเซอร์
Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
ช่วยในการทำงานและวัดผลตลอดกระบวนการผลิต

Additive Manufacturing - Direct Metal Laser Sintering DMLS Technology

ทั้งลำกล้องปืนและอุปกรณ์ต่าง ๆ ของปืนใช้เวลาราว 70 ชั่วโมงในการพิมพ์
และเวลาอีกราว 5 ชั่วโมงในการตรวจสอบและประกอบอุปกรณ์
ต้นทุนวัสดุโลหะที่ในการผลิต 100 เหรียญสหรัฐต่อปอนด์
แม้ดูเหมือนว่าจะค่อนข้างแพงและใช้เวลานานกว่า
การผลิตแบบอุตสาหกรรมของโรงงานผลิตปืนแบบเดิม
แต่ก็มีข้อดีคือ ไม่ต้องใช้แรงงานคนที่มีฝีมือและทักษะในการผลิต
วัสดุสิ้นเปลืองและสูญเสียจะน้อยกว่าการผลิตแบบเดิม
การขึ้นรูปและการผลิตแบบเดิมต้องใช้เวลาหลายเดือนมาก
และต้องมีค่าใช้จ่ายหลายแสนเหรียญสหรัฐ
รวมทั้งต้องใช้ช่างฝีมือและมีทักษะอย่างมาก
ในการออกแบบทดสอบและขึ้นรูปปืนต่าง ๆ
โดยเฉพาะอย่างยิ่งร่องที่เป็นเกลียวภายในลำกล้องปืน