กองทัพเรือสหรัฐฯ เตรียมใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ผลิตเครื่องยนต์จรวด แก้ปัญหาผลิตไม่ทัน

เออร์ซา เมเจอร์ (Ursa Major) บริษัทผู้ผลิตเครื่องยนต์จรวดชื่อดังในสหรัฐอเมริกา เตรียมพัฒนาเครื่องยนต์จรวด (rocket motor) แบบใหม่ ที่ผลิตด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เพื่อส่งมอบให้กับกองทัพเรือของสหรัฐอเมริกา (US Navy) ใช้งานเป็นครั้งแรก

ข้อมูลจรวดที่จะใช้เครื่องยนต์จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

กองทัพเรือสหรัฐฯ ได้ว่าจ้างให้ Ursa Major ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ของบริษัทที่ชื่อว่าลินซ์ (Lynx) เพื่อผลิตต้นแบบเครื่องยนต์จรวดที่ใช้เชื้อเพลิงแบบแข็ง (Solid Rocket Motor: SRM) รุ่นมาร์ก 104 (Mk 104) ที่เป็นจรวดแบบเครื่องยนต์คู่สำหรับติดตั้งกับจรวดของกองทัพเรือรุ่น SM-2 SM-3 และ SM-6 ซึ่งเป็นตระกูลจรวดจากพื้นสู่อากาศ (Surface-to-air missile: SAM) แบบมาตรฐาน (Standard Missile: SM) ของกองทัพเรือสหรัฐฯ 

โดยจรวด SM-2 จะเป็นจรวดจากพื้นสู่อากาศโจมตีแบบสองระยะ (Two-stage SAM) ในขณะที่จรวด SM-3 จะเป็นจรวดต่อต้านขีปนาวุธแบบ 4 ระยะ (Four-stage ballistic missile defense) และจรวด SM-6 จะเป็นจรวด 2 ระยะ รุ่นที่นำมาใช้ต่อต้านจรวดจากทะเล อากาศ และภาคพื้นดิน ซึ่งทั้งหมดล้วนใช้เครื่องยนต์คู่แบบ Mk 104 เป็นส่วนประกอบ

เครื่องพิมพ์ 3 มิติ แก้ปัญหาผลิตเครื่องยนต์จรวดไม่ทัน

การจัดซื้อจัดจ้างในครั้งนี้เกิดจากความต้องการจรวดในทั้ง 3 รุ่น ของกองทัพเรือนั้นเพิ่มสูงมากขึ้น แต่การผลิตเครื่องยนต์จรวดซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่สุดส่วนหนึ่งกลับไม่สามารถเพิ่มความเร็วในการผลิตได้ จากข้อจำกัดกำลังการผลิตด้วยเทคโนโลยีเดิมที่กองทัพใช้งาน จนกลายเป็นปัญหาคอขวดที่ส่งผลให้การผลิตขึ้นรูปจรวดทั้งหมดล่าช้า

ในขณะที่เทคโนโลยี Lynx ที่เป็นเครื่องพิมพ์ 3 มิติ สำหรับการผลิตเครื่องยนต์จรวดโดยเฉพาะจะเข้ามาแก้ปัญหาดังกล่าว โดยการขึ้นรูปชิ้นส่วนและทำการผลิตเครื่องยนต์รุ่น Mk 104 สำหรับจรวดแต่ละรุ่นได้พร้อมกันและได้ทีละหลายชิ้น ซึ่งจะลดเวลาและต้นทุนการผลิต ส่งผลให้สามารถแก้ปัญหาความล่าช้าในการผลิตที่กองทัพเรือกำลังเผชิญในปัจจุบันได้ และเมื่อ Ursa Major ผลิตเครื่องยนต์ Mk 104 เสร็จแล้ว จะส่งให้กองทัพเรือทดสอบการทำงานของเครื่องยนต์ (Hot-fire test) ก่อนส่งไปขึ้นรูปจรวดต่อไป

เครื่องพิมพ์ 3 มิติ เทคโนโลยีที่ได้รับการยอมรับในการผลิตเครื่องยนต์จรวด

Lynx เป็นเทคโนโลยีสำคัญที่บริษัทพัฒนามาตั้งแต่เริ่มก่อตั้งบริษัทในปี 2015 เพื่อปรับปรุงวิธีการผลิตเครื่องยนต์ SRM โดยใช้เครื่องพิมพ์ 3  มิติ เข้ามาทำการผลิต ซึ่งชูจุดเด่นการประหยัดเวลา 5 ปี และการลดต้นทุนการผลิตลงได้ 50 ล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือประมาณ 1,800 ล้านบาท เมื่อเทียบกับการผลิตแบบทั่วไปในจำนวนการผลิตที่เท่ากัน 

โดยในปี 2018 ที่ผ่านมา Lynx ได้ถูกใช้เพื่อผลิตเครื่องยนต์ของเจเนอเรชัน ออร์บิต เอกซื 60 เอ (Generation Orbit X-60A) จรวดขนส่งวิจัยความเร็วเหนือเสียง (hypersonic flight research vehicle) ที่ประจำการกองทัพอากาศสหรัฐอเมริกามาแล้วก่อนหน้านี้

ข้อมูลจาก Interesting Engineering, SAE International

ภาพจาก Ursa Major