Hải quân Mỹ in 3D các bộ phận tàu ngầm để giảm bớt gánh nặng chế tạo

Tàu ngầm tấn công Chicago tại Xưởng Chế tạo và bảo dưỡng Hải quân Trân Châu Cảng. Ảnh: US Navy

Một trong những rủi ro hàng đầu với tàu ngầm tên lửa đạn đạo lớp Columbia là tính dễ vỡ hỏng của các bộ phận quan trọng khi chế tạo tại cơ sở công nghiệp. Sản xuất gia công bằng phương pháp in 3D có thể khắc phục điều đó.

Một quan chức trong chương trình gia công in 3D cho biết, Hải quân Mỹ đã có kế hoạch kết hợp các nhà cung cấp truyền thống, vốn không thể đáp ứng kịp nhu cầu, với các công ty gia công có thể in các bộ phận tàu, nhằm thúc đẩy nguồn cung. Nỗ lực này sẽ nhằm vào nhà cung cấp các bộ phận mong manh nhất của cơ sở công nghiệp tàu ngầm, như các công ty đúc, rèn và phụ kiện.

Ông Matt Sermon, Giám đốc Văn phòng Điều hành chương trình Tàu ngầm Chiến lược, cho biết sự kết hợp trên sẽ hỗ trợ các công ty này bằng cách giảm tải áp lực sản xuất ngay cả khi họ đang vật lộn để theo kịp với khối lượng công việc hiện tại.

Cơ sở công nghiệp của Hải quân Mỹ ngày nay đóng hai tàu ngầm tấn công lớp Virginia mỗi năm, chế tạo một tàu ngầm tên lửa đạn đạo chạy năng lượng hạt nhân (SSBN) lớp Columbia duy nhất và giúp duy trì các tàu ngầm đang hoạt động trong hạm đội.

Hải quân sẽ mua chiếc SSBN lớp Columbia thứ hai vào năm 2024 và bắt đầu sản xuất mỗi năm một chiếc từ 2026. Điều đó có nghĩa là một lượng lớn công việc đang dồn lên các nhà máy đóng tàu chính và cơ sở cung cấp của họ. Tới thời điểm này Hải quân Mỹ đã bắt đầu đề cập rằng họ sẽ liên tục mua một SSBN và hai SSN (tàu ngầm tấn công đa năng chạy năng lượng hạt nhân) mỗi năm trong thời gian vài năm.

Tàu ngầm tấn công Chicago tại Xưởng Chế tạo và bảo dưỡng Hải quân Trân Châu Cảng. Ảnh: US Navy

Ngày nay, Hải quân Mỹ đã cấp phép cho các bộ phận riêng lẻ tham gia vào chế tạo tàu ngầm. Tuy nhiên, theo ông Matt Sermon, chứng chỉ từng phần đó sẽ không có hiệu lực sau này, và ông ủng hộ Hải quân phê chuẩn chất lượng các vật liệu và quy trình sản xuất để phục vụ gia công các bộ phận.

Ứng dụng in 3D các bộ phận trên tàu ngầm là một đề xuất mạo hiểm, tương tự như với chế tạo máy bay, vì cả hai đều là những lĩnh vực có các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt. Nhưng ông Sermon cho biết cộng đồng kỹ thuật hiện đã sẵn sàng.

Những người bảo đảm kỹ thuật là một phần của các cuộc thảo luận đang diễn ra và Ban giám đốc kỹ thuật và hậu cần thuộc Bộ Tư lệnh Các Hệ thống Biển Hải quân Mỹ đã tháp tùng họ đến thăm thực địa các công ty chứng minh được có những phương pháp sản xuất gia công tốt nhất.

Trên thực tế, nỗ lực thúc đẩy sản xuất các bộ phận in 3D trên tàu ngầm đã bắt đầu vào tháng 11/2021, và Hải quân sẽ lắp đặt các bộ phận đầu tiên như vậy trên một tàu ngầm đang hoạt động trong năm nay.

Ông Sermon cho biết, văn phòng chương trình in 3D đã nắm một danh sách gồm 6 đến 10 thành phần được dự kiến in 3D, dựa trên danh sách “các bộ phận hay gặp sự cố”, không có sẵn tại các nhà máy đóng tàu khi cần đến chúng để bảo dưỡng tàu ngầm.

Các nhà cung cấp truyền thống của các bộ phận tàu ngầm sẽ không bị cắt khỏi quy trình. Thay vào đó, họ sẽ trợ giúp về kỹ thuật và có tùy chọn thực hiện hoạt động in 3D nếu có khả năng.

Ông Sermon đã lưu ý về nhiều lợi ích của việc áp dụng sản xuất gia công in 3D. Đầu tiên, nó giải quyết các vấn đề về năng lực trong thời gian từ 1 - 2 năm, khi không có đủ bộ phận thay thế, có thể khiến tiến độ chế tạo tàu hoặc sửa chữa gặp rủi ro.

Về lâu dài, hoạt động chế tạo thông qua các quy trình và chứng nhận các bộ phận in sẽ cho phép Hải quân và ngành công nghiệp thiết kế được tàu ngầm SSN thế hệ tiếp theo, đi kèm lựa chọn sản xuất gia công, từ đó có khả năng giảm chi phí hoặc tạo ra một hoặc nhiều bộ phận có khả năng sống sót cao hơn.