Προσθετική κατασκευή (Additive Manufacturing) και μη επανδρωμένα συστήματα (UXVS) (Unmanned X Vehicles)

Εκτύπωση μεταλλικού εξαρτήματος με τη μέθοδο της Επιλεκτικής Θερμοσυσσωμάτωσης με LA-SER (SLS). (Πηγή: https://metrology.news/

Υπό Ανχη (ΤΘ) Νεκταρίου Παπαντωνίου

Με τον όρο προσθετική κατασκευή, ή additive manufacturing (AM) στη διεθνή βιβλιογραφία, νοείται ένα ολόκληρο σύνολο κατασκευαστικών τεχνικών κατά τις οποίες ένα αντικείμενο κατασκευάζεται με σταδιακή εναπόθεση υλικού σε στρώσεις (Goh et al. 2017).

Η διαδικασία αυτή πραγματοποιείται σήμερα με χρήση εξειδικευμένων εργαλειομηχανών, κατευθυνομένων από ένα ηλεκτρονικό σχεδιαστικό αρχείο τύπου CAD1. Υπό μία έννοια, η προσθετική κατασκευή, γνωστή πλέον με την απλουστευμένη ονομασία τρισδιάστατη εκτύπωση ή 3D printing, είναι το ακριβώς αντίθετο εδραιωμένων στη βιομηχανία μεθόδων, όπως η τόρνευση, που χρησιμοποιούνται ευρέως μέχρι σήμερα. Στη δεύτερη περίπτωση, ένα αντικείμενο κατασκευάζεται από ένα μεγαλύτερο κομμάτι πρώτης ύλης, αφαιρώντας υλικό, όπως ένας γλύπτης σκαλίζει ένα άγαλμα. Αντίθετα, στην περίπτωση της ΑΜ η κατασκευή ξεκινάει από το μηδέν, προσθέτοντας υλικό σε στρώσεις ποικίλου πάχους και σχήματος.

Αν και οι διάφορες τεχνικές ΑΜ μετρούν ίσως και περισσότερο από μισό αιώνα ζωής, τόσο σε ερευνητικό επίπεδο, όσο και σε ορισμένες εξειδικευμένες βιομηχανικές εφαρμογές, δεν ήταν παρά στην αρχή του 21ου αιώνα που το RepRap Project2 και η εμφάνιση διαδικτυακών πλατφορμών πληθοχρηματοδότησης (crowdfunding) τις κατέστησαν γνωστές πλέον στο ευρύ κοινό (Horvath 2014). Άμεσο αποτέλεσμα αυτής της προσιτότητας ήταν κυριολεκτικά μία «έκρηξη» δημιουργικότητας και εξέλιξης των συγκεκριμένων τεχνολογιών, φέροντάς τις σε κάθε σπίτι με ιδιαιτέρως χαμηλό κόστος και δίνοντας τη δυνατότητα σε κάθε σχεδιαστή, μηχανικό ή απλά παθιασμένο ερασιτέχνη να πρωτοτυπήσει, να πειραματιστεί και τελικά να αποτελέσει μέρος αυτής της τεχνολογικής εξέλιξης.

Γενικά μιλώντας, οι μέθοδοι ΑΜ διακρίνονται κατά βάση σε τρεις μεγάλες κατηγορίες (Horvath 2014):

– Την Επιλεκτική Σύντηξη (Selective Binding). Περιλαμβάνει μεθόδους που χρησιμοποιούνται κατά βάση στη βιομηχανία, όπως η Επιλεκτική Θερμοσυσσωμάτωση με LASER (Selective LASER Sintering) και εδράζεται στη χρησιμοποίηση πρώτης ύλης σε μορφή κόνεως. Στην πρώτη αυτή περίπτωση ο μηχανισμός κατασκευής συνενώνει τα σωματίδια του κονιοποιημένου υλικού, μέσω ελεγχόμενης έκθεσής τους σε δέσμη κατευθυνόμενης ενέργειας και υψηλή θερμοκρασία, οπότε και το αντικείμενο κατασκευάζεται σταδιακά μέσω αλλεπάλληλων στρώσεων σκόνης.

– Την Επιλεκτική Στερεοποίηση (Selective Solidification). Στη δεύτερη αυτή κατηγορία η χρησιμοποιούμενη πρώτη ύλη είναι σε υγρή μορφή και συνήθως πρόκειται για κάποια φωτοευαίσθητη ρητίνη. Η γενική ιδέα είναι ότι η υγρή πρώτη ύλη στερεοποιείται σταδιακά μέσω της εφαρμογής σε αυτήν κατευθυνόμενης ενέργειας, συνήθως με χρήση LASER.

Την Επιλεκτική Εναπόθεση (Selective Deposition). Η τελευταία αυτή κατηγορία αποτελεί και την πλέον διαδεδομένη μορφή ΑΜ, κυρίως για οικιακή χρήση, μέσω της τεχνολογίας Μοντελοποίησης Εναπόθεσης Σύντηξης (Fused Deposition Modelling – FDM). Σε αυτή την περίπτωση, μία κεφαλή εκτύπωσης εναποθέτει υλικό σε στρώσεις, ξεκινώντας από μία στρώση πάχους μερικών δεκάδων (A) μικρόμετρων (A x 10-6 m) και προσθέτοντας υλικό, φτιάχνοντας έτσι ένα αντικείμενο που μπορεί να αποτελείται ακόμα και από χιλιάδες στρώσεις. Αξίζει εξάλλου να σημειωθεί ότι ως πρώτη ύλη στις κατασκευές με μηχανήματα FDM χρησιμοποιείται συνήθως κάποιου είδους θερμοπλαστικό (πχ. PLA, ABS, PET κ.α.).

Η τελευταία αυτή κατηγορία αποτελεί και την πλέον δημοφιλή τα τελευταία χρόνια μεταξύ ερευνητών, επαγγελματικών και ερασιτεχνών κάθε είδους. Ήταν μάλιστα αυτή, σε συνδυασμό και με την εμπορική διαθεσιμότητα φθηνών μικροηλεκτρονικών3, η οποία επέτρεψε τη χρησιμοποίηση τεχνικών ΑΜ στην ανάπτυξη, κατασκευή και βελτίωση μη επανδρωμένων συστημάτων όλων των τύπων και χρήσεων (Horvath 2014). Ουσιαστικά, κάθε δραστηριοποιούμενος με οποιαδήποτε ιδιότητα στο χώρο των μη επανδρωμένων συστημάτων, είχε πλέον πρόσβαση σε ένα φθηνό εργαλείο υπερυψηλών δυνατοτήτων. Αυτό, εκτός της δυνατότητας ταχείας πρωτοτυποποίησης, του επέτρεπε να κατασκευάσει σε χειροπιαστό αντικείμενο ο,τιδήποτε μπορούσε να συλλάβει και να σχεδιάσει σε περιβάλλον CAD.

Ακόμα περισσότερο, το όποιο κατασκευαζόμενο αντικείμενο είχε ικανοποιητική αντοχή, δυνατότητες συναρμολόγησης και διαλειτουργικότητας με άλλα εξαρτήματα και υλικά. Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με τις ολοένα βελτιούμενες μηχανικές ιδιότητες των υλικών που χρησιμοποιούν τα μηχανήματα ΑΜ τεχνολογίας FDM, καταδεικνύει ότι η προσιτότητα της προσθετικής κατασκευής στο ευρύ κοινό, η 3D «εκτύπωση» σε «εκτυπωτές», υπήρξε πράγματι ανατρεπτική (disruptive) σε πολλαπλά επίπεδα.

Ανάλυση

Η προσθετική κατασκευή στη βιομηχανία των UXVS

Όποιος έχει βιώσει τη χρήση ενός οποιουδήποτε μη επανδρωμένου μέσου (UxV)4, είτε ως χειριστής είτε ακόμα και ως απλός θεατής, έχει αναμφίβολα κατανοήσει ότι η χρήση τους τα επόμενα χρόνια θα επεκταθεί σε τομείς που σήμερα ενδεχομένως κανείς δεν έχει φανταστεί. Ειδικά σε ό,τι αφορά στα ιπτάμενα μη επανδρωμένα μέσα εμπορικής χρήσης, η αξία της εμπλεκόμενης βιομηχανίας αναμένεται να ανέλθει στα 43 δισεκατομμύρια δολάρια ως το 2024 (Thompson 2021). Πρόκειται επομένως για μια ολοένα διογκούμενη βιομηχανία η οποία, μοιραία, θα επιδιώξει ταχύτερες και οικονομικότερες διαδικασίες έρευνας και κατασκευής.

Από την άλλη πλευρά, οι τεχνικές της προσθετικής κατασκευής διαρκώς βελτιώνονται και εξελίσσονται, αλλάζοντας αποφασιστικά το τοπίο στη βιομηχανία και καθοδηγώντας, σε συγκεκριμένους τομείς, την περίφημη 4η Βιομηχανική Επανάσταση. Δεν είναι εξάλλου τυχαίο που ακόμα και στρατιωτικοί οργανισμοί, όπως το ΝΑΤΟ, θεωρούν την προσθετική κατασκευή ως «ανατρεπτική τεχνολογία» που θα διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στο χώρο των στρατιωτικών τεχνολογιών (Reding and Eaton 2020). Δεν είναι λοιπόν καθόλου περίεργο το ότι οι διαδρομές των δύο αυτών τεχνολογικών κατευθύνσεων συνέκλιναν και συναντήθηκαν στο σημείο που αφορούσε κυρίως στο πρόβλημα που «τα ξεκίνησε όλα»: στην ταχεία ανάπτυξη και πρωτοτυποποίηση.

Στα παραπάνω θα πρέπει βέβαια να προστεθεί και ένας τρίτος παράγοντας που εμφανίστηκε και απέκτησε δυναμική μόλις κατά την τελευταία δεκαετία, ήτοι η δυνατότητα της πληθοχρηματοδότησης. Έτσι, ενώ μέχρι πρόσφατα η τεχνολογική εξέλιξη αποτελούσε πεδίο ανταγωνισμού μόνο για τα μεγάλα βιομηχανικά σχήματα και φυσικά τα κράτη και τους ερευνητικούς οργανισμούς, η ιδιωτικής πρωτοβουλία και δίψα για το καινούργιο διαμόρφωσε μία νέα πραγματικότητα. Προς επίρρωση μάλιστα των ανωτέρω, το παράδειγμα της εταιρείας Blue Robotics αποτυπώνει με τον πλέον γλαφυρό τρόπο πώς ο συνδυασμός της βιομηχανίας των μη επανδρωμένων μέσων και της ΑΜ μπορεί να αποτελέσει την ατμομηχανή των εξελίξεων σε πολλά επιστημονικά και τεχνολογικά πεδία.

BLUE ROBOTICS: Με θεμέλιο την προσθετική κατασκευή

Η Blue Robotics είναι μια επιτυχημένη νεοφυής επιχείρηση, με έδρα το Τόρανς της Καλιφόρνια (Torrance, California) η οποία ιδρύθηκε το 2014, ασχολείται με την κατασκευή υποβρυχίων μη επανδρωμένων μέσων και απαρτίων αυτών και εδραιώθηκε, κυριολεκτικά, χάρη στην ΑΜ.

Η ιστορία της ξεκίνησε όταν κάποιοι ανήσυχοι νεαροί μηχανικοί, συμμετέχοντας στο διεθνή διαγωνισμό Hackaday5, θέλησαν να κατασκευάσουν ένα μη επανδρωμένο σκάφος επιφανείας που, αποκλειστικά με χρήση ηλιακής ενέργειας, θα ταξίδευε χωρίς καμμία εξωτερική παρέμβαση από το Λος Άντζελες στη Χαβάη, διανύοντας συνολική απόσταση 4.100 χιλιομέτρων περίπου (2.550 μιλίων). Κατά την κατασκευή του σκάφους, με την ονομασία SolarSurfer, διεπίστωσαν ότι ένα βασικό πρόβλημα ήταν η ύπαρξη υδροπροωθητών ικανοποιητικής αντοχής και χαμηλού κόστους, χωρίς τους οποίους δε θα ήταν εφικτή η κατασκευή του σκάφους. Εν τέλει και χωρίς να είναι εφικτή η χρησιμοποίηση οποιουδήποτε ήδη διαθέσιμου προϊόντος, κατέληξαν στη λύση της σχεδίασης ενός νέου υδροπροωθητή, υψηλής αντοχής και χαμηλού κόστους, ο οποίος χρηματοδοτήθηκε αποκλειστικά μέσω της διαδικτυακής πλατφόρμας πληθοχρηματοδότησης Kickstarter6. Ο εν λόγω υδροπροωθητής, που διατέθηκε κατευθείαν και σε εμπορική χρήση με την ονομασία Τ100, σχεδιάστηκε σε περιβάλλον CAD, πρωτοτυποποιήθηκε μέσω 3D εκτύπωσης και δοκιμάστηκε επιτυχημένα μέχρι τη διαμόρφωσή του ως τελικό προϊόν. Όπως μάλιστα αναφέρουν οι ίδιοι οι δημιουργοί του: «Χρησιμοποιήσαμε τη 3D εκτύπωση πολύ, κυρίως κατά την ανάπτυξη του προωθητή και ήταν απολύτως ανεκτίμητη» (Matisons 2015).

Η εταιρεία σήμερα συνεχίζει να διευρύνει τον κύκλο των προϊόντων που αναπτύσσει και διαθέτει, πάντα στο χώρο της υποβρύχιας εξερεύνησης, ενώ τα διαθέτει σε όλον τον κόσμο, μέσω επισήμων μεταπωλητών, ένας εκ των οποίων βρίσκεται και στην Ελλάδα.

3D printed UXVS στο εργαστήριο και στο πεδίο σήμερα

Η ανωτέρω παρατεθείσα ιστορία της Blue Robotics αποτελεί ένα μόνο παράδειγμα της στενής σχέσης που έχει αναπτυχθεί ανάμεσα στη 3D εκτύπωση και τα UxVs όλων των τύπων και κατηγοριών. Πέραν αυτής όμως, κρίνεται σκόπιμο να παρατεθούν οι γενικές τεχνολογικές εξελίξεις σε καθένα εκ των τριών τομέων χρήσης ξεχωριστά, ήτοι στα εναέρια, τα χερσαία και τα θαλάσσια, επιφανείας και υποβρύχια, UxVs. Προς τούτο, ακολούθως θα παρατεθούν παραδειγματικά συγκεκριμένες περιπτωσιολογικές μελέτες, ανά τύπο μη επανδρωμένων, μέσα από τις οποίες θα επισημανθούν οι μεθοδολογίες και τα χρησιμοποιούμενα υλικά, ενώ ιδιαίτερη μνεία θα πραγματοποιηθεί για τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του συνδυασμού UxVs-3D printing.

3D Printed Unmanned Aerial Vehicles

Όπως είναι αναμενόμενο, ο τύπος UxVs στον οποίο έχει διεισδύσει περισσότερο η 3D εκτύπωση δεν είναι άλλος από τα εναέρια συστήματα. Το γεγονός αυτό οφείλεται αφενός μεν στο ότι τα εναέρια μέσα αποτελούν και τη συντριπτική πλειοψηφία των σήμερα χρησιμοποιουμένων μη επανδρωμένων μέσων, αφετέρου δε στο ότι μεγάλο μέρος των ερευνητών, μηχανικών, αλλά και ερασιτεχνών που ασχολούνται με μη επανδρωμένα μέσα εστιάζουν στα εναέρια.

Την χαρακτηριστικότερη όμως ίσως περίπτωση άμεσης επιχειρησιακής χρησιμοποίησης 3D εκτυπωμένων mini και micro UAVs αποτελεί το Σώμα Πεζοναυτών των Αμερικανικών Ενόπλων Δυνάμεων. Όταν από το τέλος του 2016 ο τότε διοικητής του Σώματος Αντιστράτηγος Ρόμπερτ Νέλερ7 έθεσε την απαίτηση διαθεσιμότητας πολυάριθμων μικρών UAVs, ώστε κάθε ομάδα Πεζοναυτών να διαθέτει το δικό της μέσο εναέριας αναγνώρισης (U.S. Army DEVCOM ARL 2017), το αμερικανικό Army Research Laboratory κινήθηκε προς την κατεύθυνση της χρήσης μικρών 3D εκτυπωτών, ίδιων σχεδόν με όσους διατίθενται σήμερα για οικιακή χρήση. Με τους εκτυπωτές αυτούς θα μπορούσαν να κατασκευάζονται τμήματα των UAVs, αναλόγως αποστολής, ακόμα και κοντά στο πεδίο επιχειρήσεων και να συναρμολογούνται σε λίγα λεπτά, προσθέτοντας τα κατάλληλα γενικής χρήσης ηλεκτρονικά και μηχανολογικά απάρτια και μεταφορτώνοντας τους κατάλληλους κώδικες. Με κατάλληλη μάλιστα εκπαίδευση προσωπικού, η διαδικασία συναρμολόγησης ολοκληρώνεται σε λίγα μόλις λεπτά, ενώ το ιδιαιτέρως χαμηλό κόστος του UAV και η χρήση πρώτης ύλης εμπορίου εξασφαλίζει την αδιάλειπτη διαθεσιμότητά τους.

Με αντίστοιχο φυσικά τρόπο δύναται να αξιοποιηθεί ο συνδυασμός UAVs-3D printing για κατασκευή και ανάπτυξη τέτοιων αεροχημάτων σε περιπτώσεις εκτάκτου ανάγκης, σε φυσικές καταστροφές και γενικά οπουδήποτε αναμένεται να χρειαστεί κάποιο «ειδικοποιημένο» εναέριο μέσο που θα ανταποκρίνεται στις ανάγκες της δεδομένης κατάστασης. Παράλληλα, με εξίσου συγκεκριμένες κατά περίπτωση κατασκευαστικές λύσεις δύναται να αντιμετωπιστεί μία πληθώρα προβλημάτων που σχετίζονται με τις λεγόμενες «εργασίες 3D (Dangerous, Dirty and Dull» (Brischetto et al. 2016).

Εξάλλου, πέραν των αμιγώς στρατιωτικών εφαρμογών ή διαδικασιών εκτάκτου ανάγκης, έχουν ήδη πραγματοποιηθεί πολυάριθμες μελέτες, με άλλες να βρίσκονται σε εξέλιξη, αναφορικά με τη δυνατότητα χρήσης μικρών κυρίως UAVs, των κατηγοριών mini και micro, εκτυπωμένων αποκλειστικά με υλικά εμπορίου και σε εκτυπωτές της οικιακής κατηγορίας. Οι μελέτες αυτές εστιάζουν στη χρήση φθηνών και εύκολα επεξεργάσιμων υλικών, όπως το βιοδιασπώμενο πολυγαλακτικό οξύ (polylactic acid – PLA) και το χημικώς συντιθέμενο  ακρυλονιτρίλιο βουταδιένιο στυρένιο, πολύ πιο γνωστό με την ονομασία ABS (acrylonitrile butadiene styrene). Το πρώτο χαρακτηρίζεται από μεγάλη ευκολία εκτύπωσης και επεξεργασίας, ενώ το γεγονός ότι είναι 100% βιοδιασπώμενο το καθιστά υλικό με μηδενικό περιβαλλοντικό αποτύπωμα. Από την άλλη πλευρά, το ABS είναι ένα αμιγώς χημικό προϊόν και χρήζει ιδιαίτερης προσοχής κατά την επεξεργασία του, λόγω τοξικών αναθυμιάσεων όταν τήκεται, πλην όμως έχει πολύ καλές μηχανικές ιδιότητες και ιδιαιτέρως χαμηλό βάρος (Brischetto et al. 2016).

Με αφετηρία τα ανωτέρω υλικά, αξίζει να επισημανθεί παραδειγματικά μία από τις πολυάριθμες μελέτες, που πραγματοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο του Τορίνο και εστίασε στην κατασκευή ενός μικρού πολυμορφικού UAV, εμπορικού χαρακτήρα, με μέγιστο βάρος απογείωσης τα 2 kg, που μπορεί να κατασκευάσει ο καθένας στο σπίτι του, κάνοντας χρήση των πλεονεκτημάτων της τεχνολογίας FDM (Brischetto et al. 2016). Το υπόψη εναέριο όχημα ανήκει στην κατηγορία των πολυκοπτέρων, ενώ ένα μοναδικά καινοτόμο χαρακτηριστικό του είναι η σπονδυλωτή του αρχιτεκτονική. Η εν λόγω αρχιτεκτονική το καθιστά μάλιστα τόσο εύπλαστο, σε σχέση με τις ανάγκες του χρήστη του, ώστε να απαντάται σε δώδεκα διαφορετικές διαμορφώσεις, εκ των οποίων οι τέσσερις αμφίβιες! Πρακτικά, το εναέριο αυτό όχημα, με την ονομασία PoliDrone, σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε ως πολυχρηστική πλατφόρμα για μία πληθώρα εφαρμογών, όπως στη γεωργία, την ασφάλεια, την έρευνα και διάσωση, την επιτήρηση πετρελαϊκών εγκαταστάσεων και υποδομών διακίνησης φυσικού αερίου και πολλές άλλες (Brischetto et al. 2016). Θα πρέπει μάλιστα να σημειωθεί ότι σε πραγματοποιηθείσες δομικές αξιολογήσεις μέσω προσομοιώσεων, με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων και χωρίς να υποβληθεί σε καταστροφικές δοκιμές, τα δομικά του στοιχεία επέδειξαν πολύ ικανοποιητική συμπεριφορά, σε σχέση με τα φυσικά του χαρακτηριστικά, αν και χωρίς να υφίσταται συγκεκριμένο κριτήριο αστοχίας για απάρτια κατασκευασμένα με μεθόδους εναπόθεσης σύντηξης (Brischetto και Torre 2021).

Με τη σχεδιαστική ομάδα σε έκθεση στο Τορίνο της Ιταλίας το 2016. (Πηγές: Brischetto et al. 2016, Brischetto και Torre 2021, www.torinotoday.it)

3D Printed Unmanned Ground Vehicles

Αντίστοιχη δραστηριοποίηση συνδυασμού των τεχνικών ΑΜ με τα UxVs απαντάται και στην κατηγορία των χερσαίων συστημάτων. Αν και οι παράμετροι που επηρεάζουν την απόδοση των υπόψη συστημάτων είναι θεμελιωδώς διαφορετικές, λόγω των διαφορετικών χαρακτηριστικών της χερσαίας κίνησης (πχ. έδαφος διακεκομμένο και με συχνές εξάρσεις και καταπτώσεις, συχνά και πυκνά φυσικά και τεχνητά κωλύματα, στοιχεία υδατογραφίας, τεχνικά έργα κ.α.), εντούτοις η ΑΜ φαίνεται να δίνει κατ’ ελάχιστον τη δυνατότητα ανάπτυξης φθηνών συστημάτων, τροποποιήσιμων αναλόγως της αποστολής και σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα, με χαμηλό συγκριτικά κόστος. Σε κάθε περίπτωση, αποτελεί άκρως ανταγωνιστική μέθοδο πρωτοτυποποίησης που συμβάλλει σημαντικά στην απομείωση του κόστους παραγωγής, δίνοντας παράλληλα αξιόπιστα δεδομένα για την απόδοση του όποιου μέσου.

Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η ανάπτυξη του μη επανδρωμένου συστήματος ARTI, το οποίο κατασκευάστηκε8 με σκοπό να καλύψει επιχειρησιακές απαιτήσεις έρευνας και αναγνώρισης και καταστάσεις εκτάκτου ανάγκης, όπως πχ. σε φυσικές καταστροφές, σε αστυνομικές επιχειρήσεις, σε περιοχές δυσπρόσιτες στον άνθρωπο κλπ. Το ιδιαίτερα καινοτόμο μάλιστα χαρακτηριστικό του ARTI είναι η υβριδική του σχεδίαση, συνδυάζοντας πλεονεκτήματα των τροχοφόρων, ερπυστριοφόρων και κινουμένων με σκέλη UGVs, προκειμένου να καθίσταται ικανό να κινείται σε οποιοδήποτε είδος εδάφους, ελαχιστοποιώντας τα μειονεκτήματα καθεμιάς από τις προαναφερθείσες μεθόδους κίνησης (Richardson et al. 2018).

Το αρθρωτό UGV ARTI της Transcend Robotics (Πηγή: Twitter, @TranscendRobot)

Για την κατασκευή του, καθένα από τα τρία μέρη του σώματος του UGV πρωτοτυποποιήθηκε σε κομμάτια κατασκευασμένα με την τεχνική FDM και δύο διαφορετικές πρώτες ύλες, nylon 12 και θερμοπλαστικό ABS. Αν και όπως αναφέρουν οι κατασκευαστές το πρωτότυπο UGV είχε αναμενόμενα χαμηλότερη αντοχή σε μηχανικές και λοιπές καταπονήσεις, εντούτοις τα αποτελέσματα ήταν ιδιαιτέρως επιτυχημένα, αποδεικνύοντας πέραν πάσης αμφιβολίας ότι οι «…στόχοι της σχεδίασης μπορούν να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας κατασκευαστικές τεχνικές FDM για την πρωτοτυποποίηση των κελυφών του UGV» (Richardson et al. 2018), οδηγώντας έτσι στην περαιτέρω ανάπτυξη και διάθεσή του.

Παραμένοντας στην κατηγορία των χερσαίων μη επανδρωμένων συστημάτων, η 3D εκτύπωση έχει επιπλέον συμβάλλει σημαντικά στην εξέλιξη καινοτόμων τεχνολογικών πεδίων, όπως αυτό της μαλακής ρομποτικής (soft robotics). Πρόκειται για έναν κλάδο της ρομποτικής ο οποίος, βασισμένος στις αρχές της βιομιμητικής, λαμβάνει έμπνευση από τους ζωντανούς οργανισμούς και το φυσικό περιβάλλον, ώστε να αναπτύξει μηχανισμούς, από μαλακά υλικά, που θα λειτουργούν και θα συμπεριφέρονται όπως οι αντίστοιχοι ζωντανοί οργανισμοί που μιμούνται (Haghiashtiani et al. 2018). Γνωρίζει μάλιστα ιδιαίτερη άνθιση κατά τα τελευταία έτη ακριβώς χάρη στην ανάπτυξη της τρισδιάστατης εκτύπωσης, εφόσον υφίστανται πλέον και σε συγκριτικά χαμηλό κόστος, όλα εκείνα τα απαραίτητα εργαλεία ακριβείας που επιτρέπουν την ανάπτυξη και χειρισμό τέτοιων μαλακών υλικών.

Μεταξύ των λοιπών ερευνών, το Army Research Laboratory του Στρατού των ΗΠΑ έχει ξεκινήσει ερευνητικά προγράμματα που αφορούν στην ανάπτυξη τέτοιων αυτονόμων χερσαίων μέσων, που θα δύνανται να κινηθούν σε χώρους τελείως μη προσβάσιμους από ανθρώπους, για την εκτέλεση αποστολών αναγνώρισης, επιτήρησης, στοχοποίησης κλπ. Τα υπόψη UGVs θα μιμούνται τον τρόπο που κινούνται τα σκουλήκια και άλλοι ασπόνδυλοι ζωντανοί οργανισμοί (Chow 2018), αποκτώντας έτσι εξαιρετική ευελιξία και ικανότητα ελιγμών, αλλά παρουσιάζοντας και μεγάλες κατασκευαστικές προκλήσεις. Στο πλαίσιο λοιπόν αυτό, μία από πλέον καινοτόμες κατασκευές υπήρξε η κατασκευή ηλεκτρικών ενεργοποιητών (actuators) από μαλακά υλικά, μέσω κατασκευαστικής διαδικασία AM (Haghiashtiani et al. 2018). Αυτοί αποτελούνταν από στρώματα διηλεκτρικού ελαστομερούς υλικού μεταξύ δύο εξωτερικών στρώσεων αγώγιμης υδρογέλης, ενώ και οι τρεις αυτές στρώσεις βρίσκονταν τοποθετημένες σε ένα τέταρτο στρώμα αδρανούς, μη αγώγιμου υλικού. Εφαρμόζοντας ηλεκτρική τάση στις στρώσεις της αγώγιμης υδρογέλης, το ενδιάμεσο στρώμα του ελαστομερούς διαστελλόταν και συστελλόταν, μετατρέποντας την ηλεκτρική ενέργεια απευθείας σε μηχανικό έργο (Βολάνης 2018).

Μαλακός ενεργοποιητής που εκτυπώθηκε από τους ερευνητές, διαγραμματικά (επάνω), κατά τη διαδικασία της εκτύπωσης, όπου διακρίνονται και οι χάλκινες επαφές των ηλεκτροδίων (κέντρο) και κατά τις δοκιμές με εφαρμογή τάσεων (κάτω). (Πηγή: Haghiashtiani et al. 2018)

Αποδεικνύεται λοιπόν ότι η 3D εκτύπωση δύναται, μεταξύ άλλων, να δώσει φθηνές και αποτελεσματικές κατασκευαστικές λύσεις σε σύνθετες και πολύπλοκες δομές μεγάλης ακριβείας, ανοίγοντας επιπλέον το δρόμο για πιο σύνθετες και πολύπλοκες ρομποτικές κατασκευές, που θα συνδυάζουν την τις αισθητηριακές δυνατότητες (sensing) με τις κινητικές αντιδράσεις (actuation), τόσο επί της αρχής της βιομιμητικής, όσο και ευρύτερα (Haghiashtiani et al. 2018).

3D Printed Unmanned Surface/Underwater Vehicles

Εξίσου τέλος αξιοσημείωτες είναι οι δυνατότητες που παρέχουν οι κατασκευαστικές μέθοδοι ΑΜ και στην κατηγορία των θαλασσίων μη επανδρωμένων μέσων, επιφανείας και υποβρυχίων. Αν και η ήδη αναφερθείσα περίπτωση της Blue Robotics αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα επιτυχημένου συνδυασμού UxVs και ΑΜ σε βιομηχανικό επίπεδο, επιπλέον πλεονεκτήματα και διδάγματα μπορούν να αντληθούν από άλλες περιπτωσιολογικές μελέτες.

Έτσι, μία ιδιαιτέρως ενδιαφέρουσα περίπτωση είναι αυτή του υποβρυχίου τηλεχειριζομένου οχήματος ArcheoRov, που κατασκευάστηκε στην Ιταλία, προκειμένου να χρησιμοποιηθεί σε υποθαλάσσιες αρχαιολογικές και περιβαλλοντικές έρευνες (Saunders 2017). Είναι δε η περίπτωσή του άξια ιδιαίτερης αναφοράς για τρεις λόγους:

– πρόκειται για ένα μέσο του οποίου τα δομικά στοιχεία είναι εξολοκλήρου κατασκευασμένα μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης. Πλην συγκεκριμένων γενικών μεταλλικών εξαρτημάτων, καλωδιώσεων και ηλεκτρονικών, τα υπόλοιπα τμήματά του ArcheoRov έχουν εκτυπωθεί9 με συμβατικές μεθόδους AM (Saunders 2017).

– είναι ανοικτής αρχιτεκτονικής, σχεδίασης και τεχνολογιών και άρα είναι προσβάσιμο στον οποιονδήποτε επιθυμεί να το αναπαράξει, ακόμα και σε έναν οικιακό εκτυπωτή, εφόσον κατά δήλωση της ίδιας της ομάδας ανάπτυξης, το υλικό που χρησιμοποιήθηκε είναι χαμηλού κόστους και εμπορικού τύπου[10].

– σχεδιάστηκε, αναπτύχθηκε, κατασκευάστηκε και παραδόθηκε έτοιμο προς χρήση σε ιδιαιτέρως μικρό χρονικό διάστημα, μόλις 10 εβδομάδων (Saunders 2017).

Αποδεικνύεται λοιπόν ότι οι μέθοδοι ΑΜ δύνανται να ανταποκριθούν με απόλυτη επιτυχία, ακόμη και με χρήση φθηνών υλικών εμπορίου, σε πληθώρα χρήσεων και εφαρμογών όπου εμπλέκονται UxVs, ακόμη και σε περιβάλλοντα που αποτελούν πρόκληση για την αντοχή κάθε μέσου. Στο ίδιο συμπέρασμα εξάλλου οδηγεί και η επόμενη και τελευταία, στην παρούσα εργασία, περίπτωση μη επανδρωμένου μέσου και το οποίο συνδυάζει χαρακτηριστικά δύο κόσμων, του υγρού περιβάλλοντος και του εναερίου.

Πρόκειται για ένα ιπτάμενο μη επανδρωμένο μέσο, με την επωνυμία CRACUNS, από τα αρχικά Corrosion Resistant Aerial Covert Unmanned Nautical System, που αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins για λογαριασμό του αμερικανικού Ναυτικού. Το CRACUNS (κλείνοντας το μάτι στην ονομασία του μυθολογικού…κράκεν!) αποτελεί ένα ιδιαιτέρως καινοτόμο μη επανδρωμένο σύστημα, εφόσον είναι πλήρως αμφίβιο, ικανό να παραμείνει επί μακρόν σε βάθος αρκετών δεκάδων μέτρων σε οποιοδήποτε υγρό περιβάλλον, ενώ όταν απαιτηθεί, αναδύεται στην επιφάνεια και πετάει προς την οποιαδήποτε επιθυμητή κατεύθυνση (Scott 2016). Όπως εξάλλου μαρτυρά και το όνομά του, με το επίθετο covert, το συγκεκριμένο σύστημα αναπτύχθηκε καταρχήν για στρατιωτική χρήση, σε αποστολές επιτήρησης, συλλογής πληροφοριών, παγίδευσης κ.α. Εντούτοις, ένα επιχειρησιακό μέσο με τις δυνατότητες του CRACUNS θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και σε ρόλους έρευνας και διάσωσης, επιτήρησης θαλασσίων και υποθαλασσίων ενεργειακών και τηλεπικοινωνιακών υποδομών, αλιείας αλλά και επίβλεψης προστατευομένων θαλασσίων περιοχών κ.α.

Λόγω των ιδιαιτέρων προκλήσεων επιβίωσης του υπόψη συστήματος στο υγρό στοιχείο, δεν ήταν εφικτή η χρησιμοποίηση πολλών μεταλλικών μερών που θα ήταν καθ’ οιονδήποτε τρόπο εκτεθειμένα στο ιδιαιτέρως διαβρωτικό θαλάσσιο περιβάλλον. Για το λόγο αυτό, οι ερευνητές κατέφυγαν στη χρήση μεθόδων ΑΜ προκειμένου να συνδυάσουν πολυμερή υλικά, αυξημένης αντοχής στη διάβρωση αλλά και την υδροστατική πίεση. Από την άλλη πλευρά, όσα μεταλλικά μέρη έπρεπε αναπόφευκτα να είναι εκτεθειμένα, επικαλύφθηκαν με ειδικά προστατευτικά υλικά εμπορίου. Όπως λοιπόν αναφέρεται από τους ίδιους τους ερευνητές σε ανοικτές πηγές (JHU Applied Physics Laboratory 2016), το CRACUNS παρέμεινε για χρονικό διάστημα έως και 2 μηνών βυθισμένο σε θαλασσινό νερό, χωρίς να υποστεί κάποια βλάβη και διατηρώντας πλήρως την ικανότητά του να αναδύεται και να ίπταται.

Διαπιστώνεται λοιπόν ότι στη συγκεκριμένη περίπτωση η ΑΜ, ως κατασκευαστική προσέγγιση, έδωσε λύση σε ένα ιδιαιτέρως δύσκολο και πρωτοεμφανιζόμενο μηχανικό πρόβλημα, με την έννοια ότι μέχρι προσφάτως δεν υπήρχε καν η τεχνική δυνατότητα ένα μηχανικό σύστημα να παραμένει σε θαλάσσιο περιβάλλον εν καταδύσει, να αναδύεται και να έχει ικανότητα πτήσεως.

Η ΑΜ ως «Πολλαπλασιαστής Ισχύος»

Στη στρατιωτική τέχνη με τον όρο πολλαπλασιαστής ισχύος καλείται ένας παράγων ή συνδυασμός παραγόντων που επιτρέπει σε προσωπικό, οπλικό σύστημα, τμήμα ή οποιασδήποτε μορφής στρατιωτική δύναμη, να επιτύχει αποτέλεσμα μεγαλύτερο απ’ ό,τι κανονικά θα επιτύγχανε. Επί παραδείγματι, μία δύναμη κατάλληλα συντονισμένη με χρήση συστήματος διαχείρισης πεδίου μάχης (Battle field Management System – BMS) με GPS, να δύναται να επιτεθεί από τρεις διαφορετικές κατευθύνσεις σε ένα στόχο, επιτυγχάνοντας νίκη που, χωρίς τη χρήση BMS, θα απαιτούσε τριπλάσια σε μέγεθος δύναμη.

Με την ίδια έννοια, η χρήση μεθόδων AM στην ανάπτυξη, κατασκευή και επιχειρησιακή χρησιμοποίηση συστημάτων UxVs, όπως αναδείχθηκε από τις ανωτέρω περιπτώσεις, αποτελεί πολλαπλασιαστή ισχύος της αποτελεσματικότητας των μη επανδρωμένων μέσων. Αποτελεί δηλαδή συντελεστή ο οποίος πολλαπλασιάζει αυξητικά τα οφέλη που προκύπτουν από τη χρήση UxVs, τόσο για στρατιωτικούς, όσο και για ειρηνικούς, ερευνητικούς και λοιπούς σκοπούς, εφόσον η ΑΜ:

– επιτρέπει την ταχεία πρωτοτυποποίηση (rapid prototyping), με κλάσμα του κόστους των παραδοσιακών κατασκευαστικών μεθόδων.

– διευκολύνει την παροχή τεχνικών λύσεων εξατομικευμένων σε συγκεκριμένες ανάγκες και χρήσεις (customization).

– περιορίζει το κόστος ανάπτυξης, επιχειρησιακής χρησιμοποίησης και συντήρησης, εφόσον διευκολύνει τις αρθρωτές/σπονδυλωτές κατασκευές πολλαπλών χρήσεων (modularity friendly).

– διευκολύνει τη μέγιστη δυνατή χρησιμοποίηση ηλεκτρονικών και μηχανικών συναρμολογημάτων γενικής χρήσης, εφόσον μπορεί εύκολα να προσαρμόζει το εσωτερικό των κατασκευαζομένων μερών στην υποδοχή και προσαρμογή ήδη υφισταμένων υπολογιστών, μικροελεγκτών κ.α.

– εξασφαλίζει δυνατότητες κατασκευής και υποστήριξης, με ανάπτυξη αντιστοίχων 3D εκτυπωτών και αντιστοίχων συστημάτων, ακόμη και στο πεδίο (on the spot) των όποιων επιχειρήσεων, στρατιωτικών, φυσικών καταστροφών, έρευνας και διάσωσης κ.α.

– λόγω της ευελιξίας κατασκευής και υποστήριξης δεν απαιτεί μεγάλη αλυσίδα λογιστικής υποστήριξης, με την ευρεία έννοια του όρου (αποθήκευση, μεταφορά, πολλά διαφορετικά απάρτια κ.α.).

– αξιοποιεί πληθώρα πρώτων υλών στα ίδια μηχανήματα και εκτυπωτές (multi-material printing), χωρίς την ανάγκη ιδιαίτερων τροποποιήσεων ή διαμορφώσεων αναλόγως υλικού, παρά μόνο μέσω της εφαρμογής των καταλλήλων παραμέτρων εκτύπωσης, συνήθως με κάποιο λογισμικό.

– δύναται να περιορίσει το περιβαλλοντικό αποτύπωμα των χρησιμοποιουμένων UxVs, ειδικά για εφαρμογές και αποστολές μικρής διάρκειας, με χρήση πλήρως βιοδιασπωμένων (biodegradable) και φιλικών προς το περιβάλλον πρώτων υλών.

– διαφαίνεται ικανή να ανταποκριθεί σε κάθε επιχειρησιακή απαίτηση και ανάγκη, ακόμα και για συστήματα υψηλής αντοχής και επιδόσεων, μέσω της χρήσης συγχρόνων υλικών που, ενίοτε, διατίθενται ακόμα και εμπορικά στο ευρύ κοινό.

Για όλους τους παραπάνω λόγους, αλλά και ακόμη περισσότερους που αναμένεται να αναδυθούν με την περαιτέρω εξέλιξή της ΑΜ, ο συνδυασμός UxVs-AM φαίνεται ικανός να επιταχύνει σε μεγάλο βαθμό την εξέλιξη σε όλους τους επηρεαζόμενους τομείς και επιστημονικά πεδία.

UxVs και ΑΜ: ένα πολλά υποσχόμενο μέλλον

Ο ρόλος της ΑΜ, στο εγγύς αλλά και πιο μακροπρόθεσμο μέλλον, μοιάζει προδιαγεγραμμένος να αποκτήσει τεράστια σημασία, αναδιαμορφώνοντας πλήρως τη βιομηχανία σε σχέση με ό,τι γνωρίζουμε σήμερα. Δεν είναι εξάλλου τυχαίο ότι θεωρείται τομέας – κλειδί για τις τεχνολογικές εξελίξεις που αναμένονται εντός της ήδη αναγνωρισθείσας 4ης Βιομηχανικής Επανάστασης (Reding and Eaton 2020).

Αν και η προσπάθεια καθορισμού των κυριοτέρων στοιχείων που αναμένονται να καθορίσουν τις εξελίξεις στο μέλλον του συνδυασμού AM-UxVs είναι μάλλον δύσκολη, κυρίως λόγω των πολυάριθμων γνωστικών και επιστημονικών πεδίων που υπεισέρχονται, εντούτοις, μπορούν να διατυπωθούν κάποιες γενικές εκτιμήσεις, όπως παρακάτω:

– Η ραγδαία αναβάθμιση των χαρακτηριστικών και επιδόσεων των UxVs, χάρη στην εμφάνιση νέων υλικών, θα πρέπει να θεωρείται κάτι παραπάνω κι από βέβαιη. Τα διαθέσιμα προς 3D εκτύπωση υλικά ήδη αυξάνονται μέρα με τη μέρα, ακόμη και για την απλή οικιακή χρήση, όπως εξάλλου καταδείχθηκε και παραπάνω, μέσα από το παράδειγμα κυρίως του ArcheoRov. Είναι επομένως αναμενόμενο ότι οι ερχόμενες πρώτες ύλες, πολλές από τις οποίες χαρακτηρίζονται και ως μεταϋλικά[11] (Petch 2022), θα φέρουν τις επόμενες γενιές UxVs στα ίδια – ή και ανώτερα – επίπεδα με αυτά που επιτυγχάνουν σήμερα οι κλασικές κατασκευαστικές μέθοδοι. Τα παραπάνω φυσικά αναμένονται να υλοποιηθούν σε ακόμα μεγαλύτερο βαθμό μέσα από τα λεγόμενα «έξυπνα υλικά» (smart materials), με εξωτικά χαρακτηριστικά όπως η μνήμη σχήματος κ.α. (B.A et al. 2021).

– Η ανάπτυξη της Τεχνητής Νοημοσύνης και των συναφών με αυτήν τεχνολογιών (π.χ. biga data analytics, Internet-of-Things, μηχανική μάθηση) θα βελτιώσει σημαντικά την απόδοση των τεχνικών AM (Praveena et al. 2021), και κατ’ επέκταση όλων των προϊόντων τους – άρα και των UxVs. Έτσι, δομικές κατασκευές που σήμερα χαρακτηρίζονται ως αρκετά πολύπλοκες και χρονοβόρες, αναμένεται να καταστούν πολύ πιο εφικτές, οικονομικές και υλοποιήσιμες σε μικρά χρονικά διαστήματα, κυρίως μέσω της ανάπτυξης και ενσωμάτωσης στις εργαλειομηχανές ΑΜ νέων αλγορίθμων και λογισμικών. Παράλληλα, τεχνικές υψηλής ακριβείας, όπως η αρχικά αναφερθείσα SLS, αναμένονται να καταστούν πολύ πιο προσιτές και οικονομικές, αναβαθμίζοντας σημαντικά τις δυνατότητες ανάπτυξης και κατασκευής UxVs για ακραίες και σκληρές χρήσεις, ακόμα, ενδεχομένως και σε ερασιτεχνικό, οικιακό επίπεδο.

– Ο ποιοτικός έλεγχος των τελικών προϊόντων και άρα και οι διαδικασίες πιστοποίησης των UxVs, αναμένεται να καταστεί πολύ πιο εύκολος, με μικρότερα περιθώρια σφάλματος, εφόσον η παραγωγή θα δύναται να είναι πλήρως αυτοματοποιημένη. Περιορίζοντας την ανθρώπινη εμπλοκή στην κατασκευαστική διαδικασία και προσθέτοντας πολλαπλές δικλείδες ασφαλείας και ποιότητα, μέσω καταλλήλων αλγορίθμων, ο εκάστοτε τελικός χρήστης θα μπορεί να είναι πιο σίγουρος ότι το μη επανδρωμένο μέσο που χρησιμοποιεί θα έχει λιγότερες πιθανότητες να παρουσιάσει δυσλειτουργία ή κάποιο άλλο – καταστροφικό ή μη – σφάλμα. Άμεση συνέπεια αυτού αναμένεται να είναι η επέκταση της χρήσης των UxVs ακόμα και στις πιο απλές καθημερινές εργασίες, εφόσον η αυξημένη ποιότητα και αντοχή θα συμβάλλουν καθοριστικά στην ασφάλεια και υψηλή απόδοση της χρήσης τους.

Συνολικά, διαφαίνεται ότι οι εξελίξεις στον τομέα της ΑΜ θα επηρεάσουν καταλυτικά τη βιομηχανία των UxVs σε όλα τα επίπεδα, σχεδίασης, παραγωγής, χρήσης και υποστήριξης. Κρίνεται επομένως σκόπιμο κάθε δραστηριοποιούμενος στο χώρο των μη επανδρωμένων μέσων να παρακολουθεί στενά τις αντίστοιχες κατασκευαστικές εξελίξεις. Είναι δε αναμφίβολο ότι μελλοντικές μελέτες και έρευνες σχετικά με την περαιτέρω βελτίωση και εξέλιξη των UxVs θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψιν τους τις τεχνικές της προσθετικής κατασκευής, ακόμα και για απάρτια που σήμερα κατασκευάζονται με συμβατικές μεθόδους, όπως πχ, τυπωμένα κυκλώματα και πλακέτες μικροελεγκτών.

Συμπερασματικός Επίλογος

Στο παρόν πόνημα, επιδιώχθηκε να καταδειχθούν τα πλεονεκτήματα και οι αναδυόμενες τεχνικές δυνατότητες από το συνδυασμό της βιομηχανίας των UxVs με τις μεθόδους της ΑΜ. Για το σκοπό αυτό σταχυολογήθηκαν συγκεκριμένες περιπτώσεις, χαρακτηριστικές των υπόψη δυνατοτήτων, από τις οποίες εξήχθησαν και γενικότερα συμπεράσματα για το πώς η ΑΜ μπορεί να βελτιώσει την αποδοτικότητα των μη επανδρωμένων μέσων, εξασφαλίζοντας τους υψηλές αποδόσεις στο πεδίο, χαμηλό κόστος κατασκευής, συντήρησης ή και αντικατάστασης, καθώς και μεγάλη ευελιξία βελτιώσεων και αναβαθμίσεων, αναλόγως διδαγμάτων και προβλημάτων από την όποια χρησιμοποίησή τους σε πραγματικές συνθήκες.

Είναι επίσης γεγονός ότι, τη στιγμή που ολοκληρώνονται αυτές οι γραμμές, η πολυεθνική Amazon, ο γνωστός εμπορικός γίγαντας που επένδυσε σημαντικά στην ανάπτυξη μη επανδρωμένων μέσων, κυρίως στο πλαίσιο των υπηρεσιών παραδόσεων (last-mile logistics) ανακοίνωσε τη διακοπή σχετικού ερευνητικού προγράμματος, ανακατανέμοντας μάλιστα τους εμπλεκομένους σε αυτό σε άλλες θέσεις και τμήματά της (Crowe 2022).

Εντούτοις, οι γενικότερες εξελίξεις καταδεικνύουν ότι ακόμη και οι αποτυχίες δε θα αποτελέσουν τίποτε λιγότερο από τη θρυαλλίδα που αναπόφευκτα θα οδηγήσει στην έκρηξη χρήσης των ρομποτικών μη επανδρωμένων μέσων τα επόμενα χρόνια. Προς την κατεύθυνση μάλιστα αυτή, όπως φάνηκε μέσα από τα πολυάριθμα παρατεθέντα παραδείγματα, θα συμβάλλει καθοριστικά η προσθετική κατασκευή. Μελλοντικά, θα πρέπει επομένως να μελετηθούν νέοι τρόποι βελτίωσης της απόδοσής της, υπό το πρίσμα των χρήσεων των UxVs, καθώς και, από την άλλη πλευρά, νέοι, αποδοτικότεροι και αποτελεσματικότεροι τρόποι με τους οποίους η βιομηχανία UxVs θα εντάξει τις μεθόδους της ΑΜ στις δικές της παραγωγικές διαδικασίες.

Σημειώσεις

  1. CAD: Computer Assisted Design
  2. The RepRap Project: Με την ονομασία του να προέρχεται από την ονομασία Replicating Rapid Prototyper, το πρόγραμμα RepRap ξεκίνησε 2005 στο Πανεπιστήμιο του Μπαθ στο Ηνωμένο Βασίλειο, με σκοπό την ανάπτυξη εντός μηχανήματος ΑΜ που θα μπορούσε να «αναπαραχθεί» κατασκευάζοντας το ίδιο τα περισσότερα από τα εξαρτήματά του. Το πρώτο τέτοιο μηχάνημα παρουσιάστηκε το Μάιο 2007 με την ονομασία RepRap version I “Darwin” (Jones et al. 2011).
  3. Αναφέρεται κυρίως στην ανάπτυξη και εμφάνιση στην αγορά των μικροελεγκτών Arduino, το 2005, οι οποίοι έχουν την επεξεργαστική ισχύ και δυνατότητα να υποστηρίξουν τη λειτουργία ενός 3D εκτυπωτή FDM για οικιακή χρήση.
  4. UxV: Unmanned x Vehicle, όπου x αντιστοιχεί σε Aerial (UAV), Ground (UGV), Surface (USV) ή οποιοδήποτε άλλο είδος. Από εδώ και στο εξής θα γίνεται χρήση αυτής της συντομογραφίας
  5. The Hackaday Prize: διεθνής ανοικτός διαγωνισμός, όπου οι συμμετέχοντες διαγωνίζονται στην κατασκευαστική τεχνολογική καινοτομία, χρησιμοποιώντας ανοικτές, ελεύθερα διαθέσιμες τεχνολογίες. (Πηγή: hackaday.io)
  6. Η ολοκληρωμένη πλέον καμπάνια εμφανίζεται ακόμη στη διεύθυνση: www.kickstarter.com όπου φαίνεται ότι χρηματοδοτήθηκε κατά 293% σε σχέση με την αρχική απαίτηση!
  7. General Robert Neller (2016): «At the end of next year, my goal is every deployed Marine infantry squad has got their own quadcopter».
  8. Από τις αμερικανικές εταιρείες Transcend Robotics LLC και Mantaro Networks Inc.
  9. Βάσει και απάντησης σε forum της Blue Robotics, από την ίδια την ομάδα που σχεδίασε και κατασκεύασε το ArcheoRov. Πηγή: ArcheoRov – a 3D printed underwater vehicle
  10. ColorFabb XT PHA. Πηγή: ArcheoRov – a 3D printed underwater vehicle
  11. Μεταϋλικά ή metamaterials: χαρακτηρίζονται τα υλικά/πρώτες ύλες των οποίων τα χαρακτηριστικά και ιδιότητες δεν έχουν προκύψει φυσικά, αλλά από εργαστηριακή σύνθεσή τους.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

B.A, Praveena, Lokesh N, Abdulrajak Buradi, Santhosh N, Praveena B L, and Vignesh R. 2021. “A Comprehensive Review of Emerging Additive Manufacturing (3D Printing Technology): Methods, Materials, Applications, Challenges, Trends and Future Potential.” Materials Today: Proceedings 52 (November): 1309–13.

Brischetto, Salvatore, Alessandro Ciano, and Carlo Giovanni Ferro. 2016. “A Multipurpose Modular Drone with Adjustable Arms Produced via the FDM Additive Manufacturing Process.” Curved and Layered Structures 3 (1).

Brischetto, Salvatore, and Roberto Torre. 2021. “Preliminary Finite Element Analysis and Flight Simulations of a Modular Drone Built through Fused Filament Fabrication.” Journal of Composites Science 5 (11): 293.

Chow, Eugene K. 2018. “The Army Is Developing Stealthy 3D Printed Squid Drones.” The National Interest, April 23, 2018. The Army Is Developing Stealthy 3D Printed Squid Drones.

Crowe, Steve. 2022. “Amazon Ends Testing of Scout Delivery Robots.” TheRobotReport.Com. October 6, 2022. Amazon ends testing of Scout delivery robots.

Goh, G.D., S. Agarwala, G.L. Goh, V. Dikshit, S.L. Sing, and W.Y. Yeong. 2017. “Additive Manufacturing in Unmanned Aerial Vehicles (UAVs): Challenges and Potential.” Aerospace Science and Technology 63 (April): 140–51.

Haghiashtiani, Ghazaleh, Ed Habtour, Sung-Hyun Park, Frank Gardea, and Michael C. McAlpine. 2018. “3D Printed Electrically-Driven Soft Actuators.” Extreme Mechanics Letters 21 (May): 1–8.

Horvath, Joan. 2014. A Brief History of 3D Printing. Berkeley, CA: Apress.

JHU Applied Physics Laboratory. 2016. New UAV Can Launch from Underwater for Aerial Missions. United States of America: YouTube.com.

Jones, Rhys, Patrick Haufe, Edward Sells, Pejman Iravani, Vik Olliver, Chris Palmer, and Adrian Bowyer. 2011. “RepRap – the Replicating Rapid Prototyper.” Robotica 29 (1): 177–91.

Matisons, Michelle. 2015. “Sculpteo’s 3D Printing Services Help Startup Blue Robotics Reinvent the Submarine Drone.” 3DPrint.Com. December 21, 2015.

Petch, MIchael. 2022. “The Future of 3D Printing – Additive Manufacturing Experts Forecast the Next Decade.” 3DPrintingIndustry.Com. January 25, 2022.

Reding, D. F., and J. Eaton. 2020. “Science & Technology Trends 2020-2040: Exploring the S&T Edge.” Brussels.

Richardson, Brad, Lonnie J. Love, Ahmed A. Hassen, Phillip C. Chesser, and Jeremy Parsons. 2018. “Additive Manufacturing of Parts and Tooling in Robotic Systems.” Oak Ridge, TN (United States).

Saunders, Sarah. 2017. “Italy’s WitLab Creates 3D Printed ArcheoRov, Ready for Underwater Archaeological Expeditions.” 3DPrint.Com. January 26, 2017.

Scott, Clare. 2016. “Release the CRACUNS! 3D Printed Drone Can Lurk Underwater for Months Before Launching Into the Air.” 3DPrint.Com. March 21, 2016.

Thompson, Talesha. 2021. “3D Printed Drones: Everything You Need to Know.” 3D Printer Love. August 21, 2021.

U.S. Army DEVCOM Army Research Laboratory. 2017. “3-D Printed Drones.” United States of America: YouTube.com.

Βολάνης, Γεώργιος. 2018. “Σχεδιασμός, Προσομοίωση Και Ανάλυση Κόπωσης Ενός Βιομιμητικού Υποβρυχίου Οχήματος Με Σύστημα Προώθησης Πιεζοηλεκτρικών Ενεργοποιητών.” Διπλωματική Εργασία, Χανιά: Πολυτεχνείο Κρήτης.

Facebook
Twitter
LinkedIn
Reddit
Telegram
Doukas Gaitatzis

Doukas Gaitatzis

Παρατηρητής και ιστογράφος θεμάτων αμυντικής τεχνολογίας. Δεσμευμένος με τις Ελληνικές Ένοπλες Δυνάμεις και παθιασμένος με οτιδήποτε στρατιωτικό.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται.

Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για να μειώσει τα ανεπιθύμητα σχόλια. Μάθετε πώς υφίστανται επεξεργασία τα δεδομένα των σχολίων σας.