3D Printed Conical Shaped Charge Performance

Abstract

A Conical Shaped Charge (CSC) is a versatile device utilized in construction, mining, petroleum and defense industries. The geometry and material structure of the metal liner play an integral role in the CSC performance. The performance of CSC liners has been relatively well-characterized for liners manufactured via hydroforming, hydraulic pressing, or turning on a CNC lathe. With advancements in Additive Manufacturing (AM) CSC liners can be 3D printed with metal powders. AM can provide significant design freedom in terms of realizing better properties through introduced hierarchic structuring or anisotropy. However, it is unclear as to how metal liners produced with Selective Laser Melting (SLM), will influence the conical shaped charge’s performance. This paper explores the performance, relative to the penetration of steel plates, of CSCs using 3D printed metal liners benchmarked against machined liners. The metal liners were printed with SLM parameters that were optimized to maximize the print density. The metal liner dimensions (thickness, height, and outer diameter) were designed using the recommended ratios of the liner’s inner diameter presented by Virgil (1988). The 3D printed metal liners are compared to a CNC machined liner, with the same dimensions. The comparison enables the evaluation of how 3D printing a liner influences penetration performance. The results indicate conical shaped charges could utilize 3D printed liners. These results open a wide range of performance design opportunities that cannot be achieved via conventional manufacturing and justify the current increased cost associated with additive manufacturing metal components. Future work will continue to explore how print density, printed material, and advanced geometries modify the conical shaped charge performance.

Comparison of Shaped Charge Jet Performance Generated by Machined and Additively Manufactured CuSn10 Liners

“…A numerical simulation method was applied to illustrate the mechanism of grain size changing [ 17 ]. Several investigations show that the penetration performances of the SLM fabricated liners are equal to or even better than the conventionally machined liners [ 18 , 19 , 20 ], which reflects satisfactory adaptability of the SLM in fabricating SCLs.…”

Modern kumulatív töltetek hatékonyságának vizsgálata

“…Folytak vizsgálatok olvasztásos (SLM -Selective Laser Melting) módszerrel készített béléstestek területén, ahol a hatékonyság fém alapanyag esetében kielégítő volt. [4] Egy másik kísérleti úton a legfrissebb eredmények a szintereléses (SLS -Selective Laser Sintering) módszerrel születtek, ahol réz-ón ötvözetű béléstestek összehasonlító vizsgálatát végezték el. [5] Ez utóbbi esetében a hagyományoshoz képest az új technológiával készült béléstest jobb nyúlási stabilitást mutatott.…”

A tűzszerész biztosítás kihívásai, a katonai eredetű robbanótestek azonosításának és hatástalanításának korszerű módszerei a 21. században

“…A TNT egy alap katonai robbanóanyag, melyet önmagában töltetként vagy robbanótestekbe töltve és keverékekben 85 is alkalmaznak. Az előállítása alapvetően a toluol nitrálásával történik és először 1863-ban sikerült elkészíteni.…”