Chiến trường “ngốn” tên lửa, công nghệ in 3D trở thành lời giải cho bài toán sản xuất

Khi chiến tranh Nga–Ukraine và xung đột ở Trung Đông ngày càng leo thang, tốc độ tiêu hao tên lửa đã vượt xa trước đây, đặt các nhà sản xuất quốc phòng trước một thách thức then chốt: Làm thế nào để vừa duy trì hiệu suất của vũ khí, vừa tăng mạnh sản lượng?

Chuyên gia công nghệ quân sự Travis Butson cho biết, trong thời gian dài, các loại vũ khí công nghệ cao chủ yếu được thiết kế nhằm nâng cao hiệu năng như tầm bắn, khả năng cơ động và độ chính xác của hệ thống dẫn đường, trong khi tốc độ sản xuất không phải ưu tiên hàng đầu. Tuy nhiên, trước mức độ tiêu hao ngày càng lớn trên chiến trường, ngành công nghiệp quốc phòng hiện chú trọng hơn vào việc nhanh chóng sản xuất đủ số lượng vũ khí cần thiết.

Xu hướng này cũng khiến công nghệ in 3D ngày càng được các doanh nghiệp quốc phòng coi trọng. Nhiều tập đoàn quốc phòng lớn đã bắt đầu ứng dụng công nghệ “in 3D kim loại” vào một số công đoạn sản xuất nhằm tăng tốc độ chế tạo vũ khí, đơn giản hóa chuỗi cung ứng và giảm sự phụ thuộc vào các nhà cung cấp nhất định. Trước đây, công nghệ này chủ yếu được dùng để chế tạo nguyên mẫu và sản phẩm thử nghiệm, nhưng nay đang dần trở thành công cụ phục vụ sản xuất thực tế.

Bắt đầu từ năm tới, công nghệ in 3D sẽ được sử dụng để chế tạo một phần thân và vỏ đầu đạn của tên lửa hành trình Tomahawk. Trong tương lai, công nghệ này thậm chí có thể được mở rộng sang sản xuất một số linh kiện điện tử và hệ thống dẫn đường. Tuy nhiên, ở giai đoạn hiện nay, in 3D vẫn chưa thể sản xuất toàn bộ các bộ phận của tên lửa, đặc biệt là những linh kiện quan trọng làm từ vật liệu đất hiếm. Vì vậy, công nghệ này chưa thể thay thế hoàn toàn phương thức sản xuất truyền thống, càng không thể “in trực tiếp một quả tên lửa Tomahawk hoàn chỉnh”.

Mặc dù về mặt kỹ thuật, công nghệ in 3D hiện đã có khả năng chế tạo các vật liệu như samarium-cobalt, nam châm neodymium-iron-boron, cũng như các vật liệu và linh kiện điện tử chứa dysprosium, terbium, gallium, germanium và tantalum, nhưng những công nghệ này vẫn chưa được đưa vào sản xuất hàng loạt.

Bên cạnh đó, cũng có thông tin cho rằng trong tương lai, các thiết bị in 3D tích hợp công nghệ silicon photonics (quang tử silicon) có thể được sử dụng để chế tạo hệ thống điện tử hàng không và các bộ phận máy tính điều khiển dẫn đường cũng như hướng bay của tên lửa.

Vì sao tên lửa khó sản xuất hàng loạt?

Theo ông Butson, thách thức lớn nhất trong việc chế tạo tên lửa không nằm ở khâu sản xuất linh kiện mà ở quá trình chứng nhận và kiểm định, nhằm chứng minh các linh kiện có thể hoạt động an toàn trong môi trường tác chiến khắc nghiệt.

Một quả tên lửa hành trình có thể được cất giữ trên tàu chiến hoặc trong căn cứ quân sự suốt nhiều năm trước khi phóng. Sau khi được khai hỏa, mọi bộ phận kết cấu của tên lửa phải chịu rung động mạnh, áp suất thay đổi liên tục, luồng khí tốc độ cao và sự chênh lệch nhiệt độ cực lớn. Chỉ một khiếm khuyết rất nhỏ cũng có thể khiến vụ phóng thất bại.

Ông cho biết, các linh kiện sử dụng trong ngành công nghiệp quốc phòng thường phải sử dụng nhiều loại vật liệu đất hiếm, trải qua quá trình gia công có độ chính xác cực cao, xử lý nhiệt, xử lý bề mặt tinh vi và kiểm tra nghiêm ngặt trước khi được phép đưa vào sử dụng. Do những loại vũ khí này có thể hoạt động trên khu vực có dân thường hoặc lực lượng đồng minh, chúng phải bảo đảm mức độ an toàn và độ tin cậy tuyệt đối.

Cạnh tranh quân sự trong tương lai: Vũ khí “sản xuất nhanh, số lượng lớn” sẽ là lợi thế

Ông Butson nhận định, tác động lớn nhất của công nghệ in 3D không chỉ nằm ở việc tăng sản lượng các loại tên lửa hiện có, mà còn ở chỗ giúp các thế hệ vũ khí mới được thiết kế ngay từ đầu với mục tiêu sản xuất nhanh và quy mô lớn. Đồng thời, các nhà phát triển vũ khí cũng bắt đầu tin rằng lợi thế trong các cuộc chiến tương lai có thể đến nhiều hơn từ số lượng vũ khí, chứ không chỉ từ mức độ tiên tiến về công nghệ.

Mặc dù các loại vũ khí tấn công chính xác vẫn giữ vai trò quan trọng, nhưng những tên lửa có chi phí cao, phụ thuộc vào vật liệu đất hiếm và có tốc độ sản xuất hạn chế sẽ khó được bổ sung kịp thời nếu mức tiêu hao trên chiến trường vượt quá năng lực sản xuất. Vì vậy, ngành công nghiệp quốc phòng đang chuyển sang “mô hình sản xuất hàng loạt với chi phí thấp”, nhằm chế tạo nhiều vũ khí hơn trong thời gian ngắn hơn để đáp ứng nhu cầu về số lượng và khả năng bổ sung trên chiến trường tương lai.

Ông cho biết thêm, công nghệ in 3D cho phép các kỹ sư hợp nhất nhiều bộ phận riêng lẻ thành một chi tiết duy nhất, qua đó giảm lượng vật liệu sử dụng, rút ngắn thời gian sản xuất và đơn giản hóa chuỗi cung ứng. Trong tương lai, khi kết hợp với các công nghệ sản xuất thương mại và thiết kế mô-đun, ngành công nghiệp quốc phòng có thể phát triển thế hệ vũ khí mới phù hợp hơn với sản xuất quy mô lớn, đồng thời giảm sự phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu nhập khẩu từ nước ngoài.