Rozwój technik wytwarzania przyrostowego materiałów wybuchowych

• Autorzy: Cieślak Piotr , Prasuła Piotr , Czerwińska Magdalena , Wieja Łukasz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0053.7235

Warianty tytułu

EN

Development of additive manufacturing techniques for explosives

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W ostatnich latach nastąpił gwałtowny rozwój technologii druku 3D. Wytwarzanie przyrostowe obejmuje coraz więcej gałęzi przemysłu, od produkcji bardzo małych i wymagających wysokiej dokładności wykonania elementów w inżynierii biomedycznej do wytwarzania modułów rakiet w przemyśle kosmicznym. Rozpatrywane są również możliwości zastosowań technologii addytywnego wytwarzania w przemyśle zbrojeniowym, gdzie rozwijane są techniki druku obejmujące nie tyko wytwarzanie elementów wyposażenia, ale i bezpośredni druk materiałów wybuchowych. W artykule przedstawiono obecny poziom wiedzy na temat druku 3D materiałów wybuchowych. Ponadto, zaprezentowano najczęściej wykorzystywane techniki wytwarzania przyrostowego oraz ich praktyczne zastosowanie przez różne ośrodki badawczo-rozwojowe. Skupiono się również na scharakteryzowaniu materiałów stosowanych obecnie do druku oraz modyfikacji samych technik wytwarzania.

EN

There has been a rapid development of 3D printing technology at the turn of recent years. Additive manufacturing is expanding into more and more industries, from very small and high-precision components production in biomedical engineering to the manufacture of rocket modules in the aerospace industry. The possibilities of using additive manufacturing technology in the defence industry are also being considered, where printing techniques are being developed, including not only the production of equipment elements, but also direct printing of explosives. The article presents the current level of knowledge on 3D printing of explosives. In addition, the most frequently used techniques of additive manufacturing and their practical application by various research and development facilities were presented. It is also focused on the characterization of materials currently used for printing and the modification of the manufacturing techniques.

Słowa kluczowe

PL

druk 3D; materiały wybuchowe; wytwarzanie przyrostowe

EN

3D printing; high explosives; additive manufacturing

• Wydawca: Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia
• Czasopismo: Problemy Techniki Uzbrojenia
• Rocznik: 2023
• Tom: R, 52, z. 164
• Strony: 111--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz. fot., rys.

Twórcy

autor

Cieślak Piotr

• Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia, ul. Pr. St. Wyszyńskiego 7, 05-220 Zielonka

• https://orcid.org/009-0004-1171-4903

autor

Prasuła Piotr

• Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia, ul. Pr. St. Wyszyńskiego 7, 05-220 Zielonka

• https://orcid.org/+0000-0001-5053-2046

autor

Czerwińska Magdalena

• Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia, ul. Pr. St. Wyszyńskiego 7, 05-220 Zielonka

• https://orcid.org/0000-0002-7945-1044

autor

Wieja Łukasz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Lotnictwa, al. Krakowska 110/114, 02-256 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-7351-1552

Bibliografia

• 1. Chiroli, M., Ciszek, F., & Baschung, B. (2018). Additive manufacturing of energetic materials. 2018 International Solid Freeform Fabrication Symposium.
• 2. Danforth, J. C., Langhenry, M. T., Summers, M. H., & Perdue, T. (2018). Additive manufactured combustible element with fuel and oxidizer. Google Patents.
• 3. Danforth, J. C., Summers, M. H., & Garrett, D. G. (2019). Solid propellant with integral electrodes, and method. Google Patents.
• 4. Fleck, T. J., Murray, A. K., Gunduz, I. E., Son, S. F., Chiu, G. T.-C., & Rhoads, J. F. (2017). Additive manufacturing of multifunctional reactive materials. Additive Manufacturing, 17, 176–182. DOI: 10.1016/j.addma.2017.08.008.
• 5. Jiba, Z., Focke, W. W., Kalombo, L., & Madito, M. J. (2020). Coating processes towards selective laser sintering of energetic material composites. Defence Technology, 16(2), 316–324. DOI: 10.1016/j.dt.2019.05.013.
• 6. Kerns, J. (2018). A Look Inside the “Explosive” 3D-Printing Industry. Pobrane z https://www.machinedesign.com/3d-printing-cad/article/21836373/a-look-inside-the-explosive-3dprinting-industry.
• 7. Kudryashova, O., Lerner, M., Vorozhtsov, A., Sokolov, S., & Promakhov, V. (2021). Review of the problems of additive manufacturing of nanostructured high-energy materials. Materials, 14(23), 7394. DOI: 10.3390/ma14237394.
• 8. Li, Q., An, C., Han, X., Xu, C., Song, C., Ye, B., Wu, B., & Wang, J. (2018). CL‐20 based Explosive Ink of Emulsion Binder System for Direct Ink Writing. Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 43(6), 533–537. DOI: 10.1002/prep.201800064.
• 9. Mao, Y., Zhong, L., Zhou, X., Zheng, D., Zhang, X., Duan, T., Nie, F., Gao, B., & Wang, D. (2019). 3D printing of micro‐architected Al/CuO‐based nanothermite for enhanced combustion performance. Advanced Engineering Materials, 21(12), 1900825. doi.org/10.1002/adem.201900825.
• 10. McClain, M. S., Gunduz, I. E., & Son, S. F. (2019). Additive manufacturing of ammonium perchlorate composite propellant with high solids loadings. Proceedings of the Combustion Institute, 37(3), 3135–3142. DOI: 10.1016/j.proci.2018.05.052.
• 11. Murray, A. K., Novotny, W. A., Fleck, T. J., Gunduz, I. E., Son, S. F., Chiu, G. T.-C., & Rhoads, J. F. (2018). Selectively-deposited energetic materials: A feasibility study of the piezoelectric inkjet printing of nanothermites. Additive Manufacturing, 22, 69–74. DOI: 10.1016/j.addma.2018.05.003.
• 12. PN-EN ISO 17296-2:2016-10. (2016). Wytwarzanie przyrostowe - Zasady ogólne - Część 2: Przegląd kategorii procesów i materiał wstępny.
• 13. Ruz‐Nuglo, F. D., & Groven, L. J. (2018). 3‐D Printing and Development of Fluoropolymer Based Reactive Inks. Advanced Engineering Materials, 20(2), 1700390. DOI: 0.1002/adem.201700390.
• 14. Shen, J., Wang, H., Kline, D. J., Yang, Y., Wang, X., Rehwoldt, M., Wu, T., Holdren, S., & Zachariah, M. R. (2020). Combustion of 3D printed 90 wt% loading reinforced nanothermite. Combustion and Flame, 215, 86–92. DOI: 10.1016/j.combustflame.2020.01.021.
• 15. Spence, T. R., & Williams, C. F. (2018). Energetic thermoplastic filaments for additive manufacturing and methods for their fabrication. Google Patents.
• 16. Springer, P., Schwarzer, E., Refle, O., & Richter, H. J. (2016). Equipment, material and processes for UV-DLP-based additive manufacturing of two-component ceramic green bodies and dense structures. Proceedings of 3rd Fraunhofer Direct Digital Manufacturing Conference, DDMC, 2016. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2019.01.044.
• 17. Summers, M. H., Danforth, J. C., Garrett, D. G., & Langhenry, M. T. (2019). Solid propellant additive manufacturing method and system. Google Patents.
• 18. Van Driel, C., Straathof, M., & Van Lingen, J. (2017). Developments in additive manufacturing of energetic materials at TNO. 30th International Symposium on Ballistics. DOI: 10.12783/ballistics2017/16867.
• 19. Zhou, X., Mao, Y., Zheng, D., Zhong, L., Wang, R., Gao, B., & Wang, D. (2021). 3D printing of RDX-based aluminized high explosives with gradient structure, significantly altering the critical dimensions. Journal of Materials Science, 56, 9171–9182. 9182. DOI: 10.1007/s10853-021-05869-3.
• 20. Zong, H., Cong, Q., Zhang, T., Hao, Y., Xiao, L., Hao, G., Zhang, G., Guo, H., Hu, Y., & Jiang, W. (2022a). Simulation of printer nozzle for 3D printing TNT/HMX based melt-cast explosive. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 119(5–6), 3105–3117. DOI: 10.1080/07370652.2022.2120569.
• 21. Zong, H., Guo, C., Wang, Z., Guo, R., Zhou, H., Hao, G., Ren, H., Xiao, L., & Jiang, W. (2022b). Preparation of TNT/HMX-based melt-cast explosives with enhanced mechanical performance by fused deposition modeling (FDM). Journal of Energetic Materials, 1–19. DOI: 10.21203/rs.3.rs-579750/v1.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).