3D nyomtatás a haditechnika szolgálatában: így kutat és fejleszt a Nemzeti Közszolgálati Egyetem

A Nemzeti Közszolgálati Egyetem (NKE) Hadtudományi és Honvédtisztképző Kar (HHK) Haditechnikai Tanszéke nem csupán elméleti oktatással járul hozzá a jövő honvédtisztjeinek képzéséhez. Az utóbbi években komoly lépéseket tettek a gyakorlatközeli, kutatási célú fejlesztések irányába is, amelyek részeként a tanszék fém, kompozit és polimer 3D nyomtatási kapacitással is bővült.

 

Tudomány és honvédelem találkozása

A Haditechnikai Tanszék az HHK-n belül elsősorban mechanikai rendszerekkel foglalkozik, hasonlóan egy műszaki egyetem jármű- vagy szerkezettani tanszékéhez. A 3D tervezés oktatása hosszú múltra tekinthet vissza a tanszéken, amihez kapcsolódóan korábban CNC gépparkkal is rendelkeztek. A gyártástechnológiai gyakorlat ugyan 10-15 éve háttérbe került, de a 3D modellezés, mint tananyag és ennek köszönhetően a 3D nyomtatás iránti nyitottság stabilan megmaradt.

 

Az igény tehát megvolt, de önálló katonai egyetemként nehezebben férhettek hozzá a szükséges forrásokhoz. Mindeközben az additív technológiák terjedni kezdtek és a hallgatókban is felmerült az igény, hogy a területhez kapcsolódó kutatásokat folytassanak. Az áttörést végül az tette lehetővé, hogy immár közszolgálati egyetemként új pályázati lehetőségekhez jutottak, így 2023-ban a FreeDee Kft.-től Markforged Metal X fém és kompozit nyomtatókat, valamint UltiMaker S3 gépet szereztek be. Fémnyomtatójukkal többek között mostanra már többszáz mintatestet gyártottak különböző mechanikai tulajdonságok tesztelésére.

 

„A munkáink legnagyobb része színtiszta kutatás, de egyre több konkrét katonai alkalmazás is megjelenik a projektek között.” – foglalja össze Dr. Gyarmati József ezredes, tanszékvezető.

 

balról jobbra: Szabó Péter (műszaki vezető, FreeDee), Dr. Gávay György Viktor alezredes, Dr. Gyarmati József ezredes és Dr. Hegedűs Ernő alezredes (NKE)
a Markforged Metal X fémnyomtató rendszer előtt

 

Katonai pótalkatrészek 3D nyomtatása – egy költséghatékony alternatíva

A katonai üzemeltetésnek van egy speciális aspektusa, ami a haditechnikai eszközök viszonylag hosszú élettartamához kapcsolódik. Előfordulhat olyan helyzet, amikor a meglévő rendszerekhez már nem állnak rendelkezésre gyári pótalkatrészek – vagy egyáltalán nem beszerezhetők, vagy csak irreálisan magas költségen és hosszú szállítási idővel.

 

A Haditechnikai Tanszék oktató-kutatói épp ezért kiemelt jelentőséget tulajdonítanak az additív gyártásnak, különösen a Markforged Metal X és kompozit nyomtatók nyújtotta lehetőségeknek. Egy konkrét példa: egy Unimog típusú katonai jármű motorblokkjához tartozó speciális hűtőcső fém változatát már nem tudták pótolni a gyártótól. A tanszéken az eredeti alkatrész pontos mását 3D szkennelés és modellezés után acélból és Markforged Onyx anyagból – egy szénszálerősítésű, rendkívül strapabíró műszaki műanyag – is kinyomtattak. Beépítésre végül az Onyx alkatrész került, hogy teszteljék a fémalkatrész lecserélhetőségét. Az Onyx kiállta a próbát, ellenállt mind a hőterhelésnek, mind az agresszív hűtőfolyadéknak.

 

Unimog hűtőcső pótlása, Markforged fém és kompozit nyomatok

 

Ez a példa jól mutatja, hogyan válhat a 3D nyomtatás működő alternatívává olyan haditechnikai alkatrészek esetében is, ahol az eredeti pótlás már nem elérhető vagy a helyzet SOS megoldást igényel. Az alkatrészcsere költsége additív gyártással töredékére csökkenthető, miközben jelentősen rövidül a javítási idő is. A helyszíni nyomtatással a logisztikai utánpótlás rugalmasabbá válik – ez különösen értékes szempont harctéri körülmények között.

 

„A Honvéd Vezérkar főnöke is érdeklődik az additív gyártás lehetőségei iránt, meglátogatta a laborunkat és az első kérdése az volt: tudnak-e pótalkatrészt nyomtatni?” – meséli Dr. Gyarmati ezredes.

 

A kompozit 3D nyomtatás katonai előnyei

Dr. Gyarmati József ezredes szerint a kompozit additív technológia ellenállósága, mégis egyszerűsége és költséghatékonysága miatt rendkívül ígéretes a katonai alkalmazásban. Egyre több kis műanyag és kompozit alkatrészt lehetséges helyben, azonnal előállítani. Ez különösen fontos lehet a harctéri javítások során, ahol akár ideiglenes megoldásként is használhatóak a nyomtatott alkatrészek, míg az eszköz visszakerül a támaszpontra.

 

„Egy harctéri javítás során lehet ideiglenes javítást is alkalmazni. Valahogyan vissza kell téríteni az eszközt a harcoló egységhez és majd utána kezeljük hosszútávon a problémát.” – mondta Dr. Gávay György, alezredes, egyetemi adjunktus, aki az interjú idején épp egy európai haditechnikai konferenciáról tért vissza, amely az additív gyártás alkalmazási lehetőségei köré szerveződött.

 

 

Kétanyagú nyomtatás és rézkísérletek

Az NKE HHK kutatói jelenleg adhéziós kötést próbálnak létrehozni acél vagy inkonel és réz alkatrészek között, ami komoly előrelépést jelenthetne például páncélok, hőcserélők vagy hajtóművek fejlesztési lehetőségeiben. A Markforged Metal X tiszta réznyomtatási lehetőségei, valamint az alkatrészek összeszinterezhetősége új távlatokat nyit az egyetem kutatásaiban és ezen keresztül a hadiipari alkatrészgyártásban.

 

Kutatás, alkatrészpótlás és design tesztek

 

A jövő tehetségei 3D nyomtatók mellett nőnek fel

Az additív gyártás másik nagy hozadéka a kutatáson túl a tehetséggondozás területén jelentkezik. A hallgatók 3D nyomtatás iránti lelkesedése hatalmas, elképesztően motiválja őket a technológia elérhetősége. Ennek megfelelően rengeteg a hallgatói munka. Egyikük például hullámhajtóművet készített TPU-ból, míg mások működő bolygóművet vagy teljesen új megközelítésekre alapuló megoldásokat is terveztek. Bár órakeret híján az additív gyártás nem önálló tantárgy, a 3D modellezésre épített TDK-k és OTDK-k révén a hallgatók aktív felhasználói a tanszék 3D nyomtatóinak.

 

A diákok aktív felhasználói a tanszék 3D nyomtatóinak.

 

 

Európai katonai trendek és nemzetközi együttműködés

Az NKE HHK nemzetközi szinten is bekapcsolódott a haditechnikai additív gyártás élvonalába. Dr. Gávay György alezredes Bonnban, az Európai Védelmi Ügynökség által szervezett konferencián vett részt, ahol az európai haderők közös digitális 3D modell- és gyártásiadat-könyvtárának terve is szóba került. „Azt tudom mondani, hogy az elmúlt 5-10 évben ugrásszerű volt a fejlődés. Katonai vonatkozásban az additív gyártástechnológiát mind a logisztikai ellátási láncba, mind a karbantartási-javítási folyamatokba is több katonai központban beépítették már.”

 

 

A Magyar Nemzeti Katonai Stratégiában először 2021-ben jelent meg a 3D nyomtatás. Az additív technológia tehát már nemcsak kísérletezés, hanem a konkrét európai, katonai logisztikai és karbantartási stratégia része. Az additív alkatrészellátás gyakorlatilag gombaszerűen terjed és összefogja a világ katonai erőit.

 

Dr. Gyarmati feltételezése szerint a jövőben ezred, akár zászlóalj szintig várható, hogy az országok felszerelik 3D nyomtatókkal a haderőket, hogy ezáltal lokálisan tudjanak javítani és alkatrészt pótolni: „Ma már nem azt kell bemutatni, hogy mit tud egy 3D nyomtató. A kérdés az, melyik technológiát, milyen protokoll szerint és milyen célra érdemes használni. Ehhez mi már tudunk javaslatokat tenni.”

 

Ha szeretne többet megtudni a FreeDee Kft. additív gyártási megoldásairól a honvédelmi és oktatási szektorban, forduljon hozzánk bizalommal!