Разработанная модель гранатомета получила название RAMBO, что сокращенно означает Rapid Additively Manufactured Ballistics Ordnance (баллистическое вооружение, изготовленное быстрой трехмерной печатью), она является совместным проектом командования армии США по исследованиям, разработки и инжиирингу U.S. Army Research, Development and Engineering Command (RDECOM), исследовательской программы U.S. Army Manufacturing Technology (ManTech) Program и компании America Makes, национального лидера в области трехмерной печати. На разработку RAMBO ушло полгода и первая информация о новом оружии была открыто опубликована прошлой весной.
Вообще говоря, целью проекта RAMBO было не столько создания образца гранатомета, сколько демонстрация возможностей изготовления при помощи трехмерной печати образцов вооружения и боеприпасов. Конечно, наивно утверждать, что напечатанный гранатомет будет прочнее, надежнее и мощнее своего прототипа, изготовленного традиционными методами.
Американские ученые преследовали лишь цель показать, что 3D-печать позволяет создать вполне функциональный образец, пригодный для испытаний и отработки различных вариантов конструктивных решений. С его помощью срок изготовления прототипа в металле сокращается с нескольких месяцев до нескольких дней или даже часов.
Трехмерная печать (3D-печать) – это технология, позволяющая создавать послойно трехмерные физические объекты, состоящие из различных материалов, на основе компьютерной модели. В гранатомете RAMBO, разработанном на основе штатного гранатомета M203A1 (вариант M203 для карабина М4), все детали, за исключением пружин и крепежа, распечатаны на 3D-принтере.
Ствол и ствольная коробка состоят из алюминия и получаются при помощи технологии прямого лазерного спекания металла Direct Metal Laser Sintering (DMLS). Она заключается в нагреве лучом высокоэнергетического лазера частичек металлического порошка до температуры ниже точки плавления, обеспечивающей спекание слоев и образование объекта требуемой формы.
Разумеется, на деле все обстоит не так просто и ствол со ствольной коробкой требуют некоторой дополнительной обработки. Ствол, печатающийся вертикально, необходимо в конце отделить от основания и удалить перемычки. После этого его поверхность зачищают и подвергают абразивной обработке. Ствольная коробка требует несколько больше станочных операций, поскольку она более требовательна к производственным допускам. В завершение на ствол и ствольную коробку наносится анодированное защитное покрытие Type III, аналогичное штатному M203A1.
Процесс изготовления данных деталей занимает 70 часов на 3D-принтере и 5 часов последующей машинной обработки. Наряду с затратами на материал (около 100 долларов за фунт порошка), такая трудоемкость может показаться высокой, однако, на самом деле, станочное изготовление прототипа еще дороже, оно обходитсядесятки тысячи долларов и длится порой месяцами. Кроме того, 3D-печать не требует присутствия рабочего и не переводит металл в стружку.
Другие компоненты, такие как части ударно-спускового механизма, печатаются из низколегированной стали AISI 4340, широко применяющейся в деталях огнестрельного оружия.
Кроме самого оружия, проект RAMBO предусматривал трехмерную печать боеприпасов, 40-мм практических выстрелов M781 (он не содержит внутри ВВ, поэтому проще для изготовления). К этой части проекта были подключены еще два научно-исследовательских центра: Эджвудский армейский химико-биологический центр U.S. Army Edgewood Chemical and Biological Center (ECBC) и исследовательская лаборатория U.S. Army Research Laboratory (ARL).
Выстрел M781 состоит из 4-х основных частей: головного обтекателя, корпуса гранаты, гильзы и патронной гильзы .38-го калибра. Обтекатель и гильза традиционно делаются литьем под давлением из стеклонаполненного нейлона. ARL и ECBC создали технологию изготовления данных деталей из этого же материала, но при помощи селективного лазерного спекания на 3D-принтере.
А вот с корпусом M781, в настоящее время изготавливаемого из цинка литьем под давлением, пришлось потрудиться, так как 3D-печать цинковых деталей пока невозможна. Поэтому опробовали четыре альтернативных варианта:
- Замена цинка алюминием. Эксперименты показали, что анодированный ствол с прочным покрытием гарантирует нормальное врезание более мягкой необработанной оболочки гранаты и этот вариант вполне работоспособен. Однако из-за меньшей плотности алюминия по сравнению с цинком граната получилась значительно легче, что существенно поменяло баллистику оружия.
- Второй подход заключался в том, чтобы напечатать корпус снаряда из стали, которая лучше соответствует требованиям по весу, а затем надеть на него уретановый обтюрирующий поясок. Поясок необходим, так как сталь тверже алюминиевого ствола и без него ствол быстро выйдет из строя. Недостаток – поменялась конструкции боеприпаса.
- Третий вариант также использовал корпус с канавкой и обтюрирующее кольцо, но вместо того, чтобы формовать материал, пластик был напечатан непосредственно на стальном корпусе с помощью принтера с вращающейся осью.
- Использование воскового 3D-принтера. В этом варианте печаталась трехмерная модель из воска, которая затем покрывалась гипсом. После этого воск вытапливался и в полученную форму заливался расплавленный цинк.
Напечатанный гранатомет и выстрелы к нему впервые были опробованы стрельбой 12 октября 2016 года на Арсенале Пикатинни в штате Нью-Джерси. Но еще перед этим разработчики RAMBO встретились с военнослужащими 82-й воздушно-десантной дивизии, чтобы ознакомиться с опытом эксплуатации M203A1 и учесть пожелания к его конструкции. Стрельба (15 пробных выстрелов) велась как в тире, так и на открытом воздухе, дистанционно, снимая процесс на высокоскоростное видео.
В ходе испытаний оружие не претерпело никаких поломок и отказов, не наблюдалось и износа ствола. Начальная скорость оказалось на 5% меньше, чем у штатного M781, выпущенного из гранатомета серийного производства. Падение скорости было вызвано растрескиванием корпуса гранаты, но проблема была тут же устранена на 3D-принтере.
Это демонстрирует основное преимущество использования трехмерной печати при разработки прототипов, поскольку конструкция была быстро изменена и изготовлена вновь без необходимости в новых инструментах и оснастке, требуемых в обычном производстве.
