Mobilna fabryka polimerów: MSWP na podwoziu STAR-a
Kluczowym punktem tegorocznej ekspozycji stała się Mobilna Stacja Wytwarzania Przyrostowego (MSWP), opracowana przez zespół naukowców z Wydziału Inżynierii Mechanicznej WAT. To unikalne, autonomiczne laboratorium kontenerowe zintegrowane z nadwoziem SARNA II na podwoziu ciężarówki STAR. Z punktu widzenia inżynierii materiałowej, projekt ten przenosi powtarzalne przetwórstwo polimerów z kontrolowanych warunków hal fabrycznych bezpośrednio w surowe realia poligonowe.
Sercem jednostki jest moduł produkcyjny wyposażony w dziewięć przemysłowych drukarek 3D pracujących w technologii MEX (Material Extrusion / FDM). Co istotne dla branży tworzyw, park maszynowy nie bazuje na amatorskich termoplastach, lecz został zaprojektowany pod kątem stabilnego przetwarzania zaawansowanych materiałów konstrukcyjnych i kompozytowych:
- Wysokotemperaturowe głowice i grzane komory: Urządzenia są przystosowane do stabilnej ekstruzji polimerów inżynieryjnych o podwyższonej temperaturze przetwórstwa (m.in. mieszanki poliamidowe, poliwęglany oraz blendy techniczne).
- Zaawansowane napełniacze: Kluczową rolę odgrywają filamenty wzmacniane ciętym włóknem węglowym (PA+CF) lub szklanym (PA+GF). Pozwalają one na uzyskanie wytrzymałości mechanicznej bliskiej stopom aluminium, przy jednoczesnym zachowaniu niskiej gęstości tworzywa.
- Kompleksowy proces (End-to-End): Wewnątrz mobilnej stacji wydzielono strefy klimatyzowane (zapobiegające degradacji higroskopijnej polimerów), stanowiska CAD/CAE do inżynierii wstecznej oraz moduł obróbki post-processingowej, co gwarantuje wysoką dokładność wymiarowo-kształtową gotowych części zamiennych.
Dzięki temu wojskowe łańcuchy dostaw mogą zostać skrócone do minimum – zamiast oczekiwania na dostawę rzadkich komponentów mechanicznych, uszczelnień czy obudów, elementy te są syntetyzowane z polimerów na miejscu działań w zaledwie kilka godzin.
Zamiast karbonu – polimerowa optymalizacja struktur drona FPV
Drugim technologicznym przełomem zaprezentowanym przez Wydział Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa WAT jest nowatorskie podejście do projektowania konstrukcji nośnych bezzałogowych statków powietrznych (dronów FPV). Tradycyjnie ramy tego typu urządzeń wycinane są z laminatów epoksydowo-węglowych (tzw. karbonu). Choć sztywne, są one kosztowne, trudne w masowej modyfikacji i generują wysokie straty materiałowe podczas obróbki skrawaniem.
Polscy naukowcy dokonali pełnej adaptacji konstrukcji ramy drona pod kątem technologii MEX (FFF), zastępując laminat węglowy strukturą w całości drukowaną z tworzywa sztucznego. Sukces tego projektu determinują dwa aspekty inżynieryjne:
- Geometria bioniczna i profile pięciokątne: Zastosowanie druku 3D pozwoliło na odejście od płaskich elementów na rzecz zoptymalizowanych numerycznie, przestrzennych profili o przekroju pięciokątnym. Kształty te optymalizują rozkład naprężeń i eliminują karby konstrukcyjne.
- Anizotropia pod kontrolą: Największym wyzwaniem przy mechanicznym obciążaniu wydruków 3D jest niższa wytrzymałość na granicy międzywarstwowej (w osi Z). Inżynierowie z WAT zniwelowali ten efekt poprzez precyzyjne zaprogramowanie ścieżek ekstruzji filamentu (slicing) oraz zastosowanie polimerów o doskonałej adhezji warstwowej, co pozwoliło uzyskać doskonałą odporność na uderzenia i drgania o wysokiej częstotliwości (generowane przez silniki bezszczotkowe).
Rezultat? Koszt wytworzenia ramy drastycznie spadł, a elastyczność produkcyjna pozwala na modyfikację geometrii drona i jego wydrukowanie w warunkach polowych w zależności od przenoszonego ładunku użytecznego (np. sensorów lub głowic bojowych).
Skalowalne systemy autonomiczne i siatkowe systemy przechwytujące
Rola tworzyw sztucznych w projektach WAT rozciąga się także na wielkogabarytowe komponenty maszynowe. W ramach opracowywania naziemnych platform autonomicznych, naukowcy stworzyli skalowalne ramy konstrukcyjne przystosowane do szybkiego prototypowania i produkcji z polimerów. Pozwala to na redukcję masy własnej robotów, tłumienie drgań oraz pełną odporność korozyjną na działanie trudnych warunków środowiskowych (wilgoć, zasolenie, zmienne pH gleby).
Z kolei w systemach antydronowych (m.in. projekt wyrzutni siatkowych JERZYK) tworzywa sztuczne stanowią element wykonawczy. Przechwytywanie wrogich bezzałogowców w locie realizowane jest za pomocą wystrzeliwanych sieci o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie. Zastosowanie w nich zorientowanych liniowo włókien z tworzyw konstrukcyjnych o wysokim module Younga umożliwia bezpieczne wygaszenie energii kinetycznej drona bez rozerwania struktury sieci.
Podsumowanie
Prezentacja technologii WAT na MSPO 2026 udowadnia, że nowoczesny przemysł obronny potrzebuje specjalistów z branży przetwórstwa tworzyw sztucznych bardziej niż kiedykolwiek. Umiejętne projektowanie struktur kompozytowych, optymalizacja reologiczna procesów szybkiej ekstruzji i wdrażanie wysokosprawnych polimerów do warunków ekstremalnych to kierunki, które na stałe wpisują się w doktrynę nowoczesnej inżynierii wojskowej.
