Entwickeln für extreme Bedingungen: 3D-gedruckte Traktionsstollen für Militärstiefel
Wenn Sie den Streitkräften der Vereinigten Staaten beitreten (egal welcher Waffengattung), ist ein Paar Standard-Kampfstiefel Teil der Uniformausstattung. Die für trockene Bedingungen konzipierten Gummisohlen aus Verbundwerkstoff bieten ausreichenden Halt beim Gehen auf Beton, Asphalt und festem Untergrund, aber nicht so sehr, wenn das Gelände mit Schlamm, Matsch, Schnee oder Eis bedeckt ist. Bei rutschigen Verhältnissen verwenden Soldaten, Marinesoldaten und Nationalgardisten Paracord, um mit Stacheln versehene Stollen für eine bessere Traktion zu befestigen.
Dieses Konzept spart Platz, Gewicht und Kosten, da nicht jeder Soldat, der extremen Wetterbedingungen ausgesetzt ist, mit einem zweiten Paar Stiefel ausgestattet werden muss. Stattdessen stecken sie ein Paar dünne, leichte Stollen in einen Rucksack und befestigen bzw. entfernen sie je nach Bedarf. Diese Stollen sind zwar eine hervorragende Idee, aber ihre Herstellung erfordert eine wochenlange Vorlaufzeit und kostspielige Produktionsmethoden. Dies sind unannehmbare Variablen, wenn es um kurze Einsatzzeitfenster und wetterbedingte Notfälle geht. Essentium war der Meinung, dass diese Probleme mit additiver Fertigung (AM) gelöst werden könnten.
3D-gedrucktes Zubehör kann präzise an die Standard-Militärausrüstung angepasst werden, um die Leistung zu verbessern, die Lebensdauer zu verlängern und die Fähigkeiten der vorhandenen Ausrüstung zu erweitern - in diesem Fall werden gewöhnliche Kampfstiefel zu Schneestiefeln für extreme Wetterbedingungen.
Erfinden Sie nicht den Militärstiefel neu, sondern das Zubehör
Schneestollen, wie sie oft genannt werden, werden traditionell aus verschiedenen Materialien und Verfahren hergestellt; eine flexible Basis, die an der Unterseite des Stiefels befestigt wird, ist mit einer Kette oder einem Drahtgeflecht verbunden, das mit Metallspitzen für die Traktion versehen ist. Spritzgussteile müssen für jede Schuhgröße im Bestand hergestellt werden - ein teurer und langwieriger Prozess. Die Metallspitzen müssen geschnitten und bearbeitet werden, und die Teile werden dann manuell zusammengesetzt.
AM ist eine hervorragende Alternative für diese Anwendung, da es die Anzahl der Technologien, Maschinen und Materialien auf eine einzige reduziert, wodurch Teilmontageaufgaben und die Notwendigkeit, mehrere Teile, Werkzeuge und Rohmaterialien zu inventarisieren, entfallen.
Leslie Bush, Anwendungsingenieurin bei Essentium, konnte das Design der effektivsten Schneestollen der Armee nachahmen und den CAD-gestützten Softwareprototyp und den Iterationsprozess schnell durchlaufen, indem sie mit verschiedenen Spike-Geometrien, Mustern und Filamenten experimentierte, um in nur wenigen Tagen ein praktikables, für AM optimiertes Modell zu erstellen.
Die Traktionsstollen werden in einem Stück auf dem Kopf stehend 3D-gedruckt, wobei zuerst die flache Basis und die Laschen für die Schuhbefestigung hergestellt werden, bevor ein genau beabstandetes Muster aus erhöhten Stacheln entsteht (Abbildung B). Außer dem Einfädeln von Paracord zur Befestigung am Stiefel ist keine Montage erforderlich.
Das Design wurde so schlank wie möglich gehalten, etwa ½" hoch, um möglichst wenig Platz im Rucksack zu beanspruchen. Essentium TPU-74D, ein flexibles, leichtes und dennoch hochleistungsfähiges Filament, wurde für das Material ausgewählt, da es eine überragende Verschleiß- und Reißfestigkeit bietet, die der Leistung von Schneestollen mit Metallspikes entspricht. Die Essentium-Stollen sind aus einem Stück gefertigt und verfügen über mehr Spikes, die für eine bessere Traktion sorgen, wobei die Laschen so flexibel sind, dass sie sich eng um den Schuh legen (Abbildung C).
Nach der Fertigstellung des 3D-Designs skalierte die Software den Stollen einfach proportional nach oben oder unten, um einteilige Traktionsstollen zu drucken, die der exakten Sohlengröße in der benötigten Menge entsprachen - es waren keine Gussformen erforderlich. Im Falle einer verlorenen oder gebrochenen Stollen kann ein neuer Stollen bei Bedarf für nur die Kosten des Filaments gedruckt werden; es gibt keine Mindestbestellmenge und keine logistischen Probleme durch das Warten auf die Lieferung von Drittanbietern.
Die Durchlaufzeit wird weiter verbessert, da der große Baubereich der Essentium HSE 3D-Druckplattform eine Produktion in großem Maßstab ermöglicht. Bis zu sechs Paar Stollen können in einem einzigen Auftrag in nur wenigen Stunden gedruckt werden. Die Ausrüstung eines ganzen Zuges oder einer Kompanie mit 3D-gedruckten Traktionsstollen kann innerhalb weniger Tage erfolgen - perfekt für Situationen mit kurzen Einsatzzeiträumen.
3D-gedruckte Traktionsstollen sind nur ein Beispiel dafür, wie AM die Investitionen in andere Ausrüstungen und Technologien maximieren, Glieder der Lieferketten abschneiden und die Kontrolle über Design, Fristen und Kosten an die Frontlinie der Anwender zurückgeben kann.
Kontaktieren Sie uns um mehr darüber zu erfahren, wie die Essentium HSE 3D-Druckplattform und unser wachsendes Portfolio an Filamenten in technischer Qualität die Leistung von Standardgeräten für extreme Bedingungen verbessern können.
