Текст (PDF):
Читать
Скачать
Научная статья
© Д.А. Рыченкова, 2025
УДК
ИССЛЕДОВАНИЕ ОРУЖИЯ ИЗГОТОВЛЕННОГО ПРИ ПОМОЩИ 3D ПРИНТЕРА
Рыченкова Дарья Андреевна
Центр профессиональной подготовки сотрудников ГИБДД ГУ
МВД России по г. Москве
drychenkova@mvd.ru
Тел. 8(926)1509047
Аннотация. Мы успешно перешли во 2-ое десятилетие поистине интересного и вместе с тем опасного 21 века – века информационных технологий. Последние годы можно охарактеризовать, как период интенсивного внедрения достижений человеческой мысли в повседневную жизнь. Современный преступник при совершении преступления думает уже не только о конечной цели, но и о том, как достигнув ее, остаться
не пойманным. Здесь ему на помощь приходит информация о работе правоохранительных органов, достижениях криминалистики, современных возможностях науки и техники, все это с легкостью он узнает
из телепередач, литературы, глобальной сети и многих других источников.
Вероятнее всего, что через непродолжительный период времени оружие станет доступным для каждого человека. В этом значительную роль сыграют современные достижения науки и техники, такие как 3D технологии. Это на сегодняшний день молодое направление уже получило широкое распространение в иностранных государствах и стало достаточно перспективным в нашей стране. Сможет ли такое оружие выстрелить, нанести повреждения или вовсе убить человека? Если да, то возможно
ли будет изобличить преступника?
Ключевые слова: аддитивные технологии, 3 D печать, оружие, преступление, FDM технология.
INVESTIGATION OF WEAPONS MADE USING A 3D PRINTER
Rychenkova Darya Andreevna
Center for professional training of traffic Police officers of the Ministry of Internal Affairs of Russia in Moscow
drychenkova@mvd.ru
Annotation. We have successfully moved into the 2nd decade of a truly interesting and at the same time dangerous 21st century - the age of information technology. Recent years can be characterized as a period of intensive implementation of the achievements of human thought into everyday life.
A modern criminal, when committing a crime, no longer thinks only about the ultimate goal, but also about how to achieve it and not be caught. Here, information about the work of law enforcement agencies, the achievements of criminology, modern possibilities of science and technology comes to his aid, he easily learns all this from TV shows, literature, the global network and many other sources.
Most likely, after a short period of time, weapons will become available to everyone. Modern achievements of science and technology, such as 3D technologies, will play a significant role in this. Today, this young direction has already become widespread in foreign countries and has become quite promising in our country. Will such a weapon be able to fire, cause damage or even kill
a person? If so, it is possible will it be possible to expose the criminal?
Keywords: additive technologies, 3 D printing, weapons, crime, FDM technology.
На современном этапе развития науки и техники аддитивные технологии получили широкое распространение. Производители постоянно усложняют конструкции изделий промышленных образцов, с усложнением конструкции значительно снижается качество получаемой продукции.
В связи с данной тенденцией можно предположить, что в скором времени станет просто невозможным получить деталь с требуемыми характеристиками прочности даже при условии использования передовых технологий металлообработки. Решить данную проблему в какой-то степени позволяют аддитивные технологии, которые уже широко применяются в промышленности иностранных государств. В частности, применение 3D печати позволяет не только удешевить процесс производства, но и повысить качество и прочность изготавливаемых образцов в условиях значительного усложнения их конструкции и высокой степени детализации. Развитие этого направления в России происходит
в значительной степени медленнее, чем в других государствах, но вызывает большой интерес у производителей, что способствует наращиванию компетенции отечественных разработчиков и в скором времени, возможно, позволит выйти на рынок с конкурентоспособными аналогами.
В целом аддитивные технологии можно характеризовать как совершенно новое направление, способ получения изделий в различных областях человеческой жизни, таких как машиностроение, самолетостроение, электроника, промышленный и художественный дизайн и многих других.
Наиболее простым способом получения модели является послойное наплавление материала. Технология подразумевает получение готового объекта путем послойного нанесения слоев применяемого материала
по контуру будущей модели, который в свою очередь повторяет контур трехмерной компьютерной модели. Применяемые в ходе производства материалы отличаются между собой способом плавки, преобразованием материала в нить, общей скоростью печати и качеством комплектующих. Такое различие характеристик в значительной степени влияет на возможности получения той или иной геометрической формы, на качество обработки поверхности и необходимость в последующей повторной обработке.
Описываемая технология позволяет получать объекты практически любой сложности путем преобразования компьютерной модели с помощью 3D принтера, к таким объектам относится и огнестрельное оружие.
Науке уже известны случаи изготовления 3D оружия, были проведены и испытания полученных моделей, примерами может послужить иностранный опыт. Известно, что родиной изготовления оружия при помощи 3D технологии стали Соединенные Штаты Америки. Первое такое оружие было создано еще в 2013 году в штате Техас основателем оружейной фирмы «DefenseDistributed» Коди Уилсоном. В своей фирме он объединил около 15 конструкторов, инженеров и дизайнеров. Первоначально над проектом изготовления оружия американский программист начал работать как над компьютерной моделью, игрушкой. В своей относительно небольшой мастерской при помощи принтера размером с холодильник
он начал воплощать свою мечту. Но уже в 2012 году, столкнувшись
с финансовыми проблемами, Коди даже не представить не мог какое развитие сможет получить его модель. Через время ему все же удалось напечатать на 3D принтере автоматический пистолет по образцу пистолета LiberatorFP-45 «Освободитель». На 3D принтере он напечатал детали оружия, а также несколько запасных стволов, в качестве бойка использовался обычный гвоздь, купленный в строительном магазине. Уилсон провел ряд экспериментов, в результате которых при стрельбе 9 мм патроном ствол пистолета уцелел, а пули пробили мишень, все сведения о своем «изобретении» он выложил в открытый доступ, за короткий промежуток времени результаты его экспериментов получили большую популярность, чем сильно насторожили Правительство США и взволновали общественность. Общественность призывала к внесению изменений
в действующее законодательство, требовало запретить изготовление оружия, которое не может быть обнаружено металлодетекторами. Уилсон отреагировал на такое заявление общественности и внес соответствующие изменения в конструкцию пистолета, он добавил в конструкцию металлический шарик, массой 140 грамм, который позволял рамкам металлодетекторов обнаруживать такое оружие. Но Правительство США
не устроило изменение, внесенное Коди, и оно потребовало Уилсона удалить все сведения, материалы и результаты экспериментов из открытого доступа, а само оружие конфисковало. В течение длительного времени шли многочисленные судебные процессы, в результате которых компания «DefenseDistributed» получила федеральную лицензию на изготовление
и продажу огнестрельного оружия, изготовленного с применением 3D технологий.
Идея Коди Уилсона вдохновила большое количество оружейников по всей стране, у него появилось значительное число последователей. Ерик Мачлер и его компания «Solid Concepts» также получили федеральную лицензию на изготовление оружия при помощи аддитивных технологий, компания начала изготавливать пистолет «Browning 1911» (см. Иллюстрацию № 1) путем прямого лазерного спекания металлов, весь процесс изготовления такого оружия занимал около 35 часов, из первого образца оружия Мачлер смог сделать более 1000 выстрелов.
С каждым годом сами технологии 3D печати претерпевают изменения, появляются различные новшества, которые позволяют получать модели с большей степенью детализации и прочности, это приводит
и к непосредственным изменениям конструкции оружия. Идеи изготовления оружия при помощи 3D принтера стали активно распространятся и в других странах, высокие темпы развития данные технологии приобрели в Японии, но в отличие от США правоохранительные органы Японии практически сразу выработали
и применили на практике алгоритмы защиты населения от такого рода преступности. В качестве более «свежего» примера изготовления оружия
с использованием аддитивных технологий может послужить случай, произошедший в 2021 году в Испании. В ходе специальной операции полицией был задержан мужчина, который на складе изготавливал оружие различных моделей при помощи 3D принтера[1]. Среди конфискованного
у него оружия была реплика штурмовой винтовки FGV-9, а также несколько стволов, глушителей, магазины и разнообразные заготовки для оружия, боеприпасы, сырье для печати взрывчатых веществ. Как же обстоят дела
с данными технологиями в России? Примеров изготовления такого рода оружия в Российской Федерации на сегодняшний момент не зафиксировано. На экспертизы в 2024 году приходили лишь отдельные части и детали оружия, изготовленные при помощи 3В принтера.
В 3D печати применяются различного рода материалы:
1. Наиболее распространенными являются полимерные материалы, такие как АБС-пластик (см. Иллюстрацию 2), изготавливаемый на основе сополимера акрилонитрила с бутадиеном и стиролом. Данный материал отличается твердостью и термоустойчивостью (до 103 градусов Цельсия),
а также возможностью создавать сложные объекты с высокой степенью детализации, такие как огнестрельное оружие. Для печати данный материал применяется в виде тонкой пластиковой нити, намотанной на катушку, сама печать осуществляется по технологии FDM печати, в аналогичном виде могут быть применены полилактид (см. Иллюстрацию 3) и нейлон
(см. Иллюстрацию 4).
Иллюстрация 2 – Катушка с ABS пластиком Иллюстрация 3 – Катушка с полилактидом Иллюстрация 4 – Катушка с нейлоном
Также большим спросом пользуется поликапролактон
(см. Иллюстрацию 5) и полипропилен (см. Иллюстрацию 6), данные материалы представляют собой гранулы округлой формы, печать также осуществляется по технологии FDM печати.
Иллюстрация 5 – Гранулы поликопролактона Иллюстрация 6 – Гранулы полипропилена
2. Еще одним распространенным материалом для печати является сталь, применение именно этого металла обусловлено его высокой прочностью и возможностью использования вместе с алюминием, никелем, медью и бронзой, существенным недостатком применения данного материала является его высокая стоимость. Печать сталью осуществляется по технологиям SLS (селективное лазерное спекание), SLM (селективное лазерное плавление), осуществляемое путем использования лазерного луча для сплавления металлического порошка
(см. Иллюстрацию 7), который высвобождается и осаждается из экструдера, формируя слои объекта с помощью промышленного манипулятора и EBM (спекание направленным пучком электронов), которое осуществляется путем формирования слоев из металлического сырья под воздействием электронного луча. Еще одним методом является FDM печать – замешивание металлического порошка в металлическую пасту, которая при помощи пневматической экструзии выдавливается 3D принтером
и образует объект.
В последнее время стали известны примеры того, что 3D детали, напечатанные металлом, обладают аналогичным уровнем прочности, что
и объекты, изготовленные из металла традиционным способом, а получаемые изделия обладают аналогичными механическими свойствами как цельнолитые аналоги.
3. Модельный воск является термопластичным материалом. Плюсами применения данного материала для 3D печати является высокая детализация, доступность и экологичность, но вместе с тем недостатками данного материала является его низкая механическая прочность. 3D печать осуществляется по технологии DODJet (напыление капель нагретого материала), FDM (моделирование посредством наплавления), MJM (метод многоструйного моделирования), PolyJet, SLS (селективное лазерное спекание).
4. Композиционные материалы. К числу данных материалов относятся волокна, состоящие из дерева и полимера (см. Иллюстрацию 8), глиняные смеси, органические материалы, бетон и другие.
Одними из перспективных материалов для 3D-печати являются полиэфирэфиркетоны[2]. Данные материалы отличаются высокими физико-механическими свойствами и термостабильностью, стойкостью
к агрессивным средам, химической инертностью, но в то же время следует отметить трудность переработки данного материала и важность соблюдения температуры плавления и фракционного состава порошков.
Рассмотрим способ Послойное наплавление FDM
(см. Иллюстрацию 9). Данная технология на сегодняшний день получила широкое распространение, как и в других технологиях в ней реализуется послойное наращивание объекта. В целом данная технология в большой степени схожа с MJM технологией, отличие составляет лишь способ подачи материала в рабочий орган. В данной технологии в качестве рабочего органа применяется экструдер, который при помощи программно-управляемых приводов перемещается и в горизонтальной, и в вертикальной плоскостях. Материал в виде тонкой полимерной нити подается на сопло экструдера, под действием нагревательного элемента материал расплавляется
и выдавливается в модель. Единственным недостатком применения данной технологии является низкое разрешение печати, поверхность готовой модели имеет слоистость, которая наблюдается невооруженным глазом.
Наиболее распространенной и доступной на сегодняшний день технологией печати является FDM технология, она имеет свои достоинства, но вместе с тем есть и существенные недостатки, обусловленные в первую очередь механическими процессами печати. Именно эти недостатки (дефекты) нас и интересуют, данные признаки указывают на применение в процессе печати конкретной технологии печати. Среди таких дефектов можно выделить следующие, наиболее распространенные:
- потеря сцепки между первым (основным) слоем и последующим
(см. Иллюстрацию 10);
- в процессе печати экструдируется большое или наоборот недостаточное количество материала (см. Иллюстрации 11, 12);
- в верхних слоях модели образуются разрывы и отверстия
(см. Иллюстрацию13);
- между отдельными элементами или частями изделия образуются «волоски» (см. Иллюстрацию 14);
- происходит послойное смещение печати (см. Иллюстрацию 15);
- внутри модели образуются разрывы материала, что приводит
к уменьшению плотности внутренней полости изделия и ослабление общей конструкции (см. Иллюстрацию 16);
- образование шероховатых или закрученных углов модели
(см. Иллюстрацию 17);
- волокнистость поверхности изделий (см. Иллюстрацию 18);
- в нижних углах изделия возникают отверстия и пробелы;
- на боковых сторонах изделия образуются линии;
- на верхней поверхности изделия возможно образование царапин.
Иллюстрация 10 Иллюстрация 11 Иллюстрация 12
Иллюстрация 13 Иллюстрация 14 Иллюстрация 15
Иллюстрация 16 Иллюстрация 17 Иллюстрация 18
На примере данной технологии мы рассмотрели признаки печатающих устройств, которые отображаются на готовых изделиях.
Рассмотрим конкретную часть оружия, изготовленного при помощи выше разобранной технологии. На принтере модели MagnumCreativeUni (см. Иллюстрацию 19) по технологии FDM печати с использованием пластика Pet-g белого цвета толщиной 1,75 мм (см. Иллюстрацию 20) была получена 3D модель. Pet-g (ПЭТГ) пластик (полиэтилентерефталат-гликоль) это высоко ударопрочный пластик из полиэтилентерефталата с добавлением гликоля, данный пластик можно назвать гибридным материалом нового поколения, сочетающим в себе жесткость и механические свойства, характерные для ABS (термопластичная смола на основе сополимера акрилонитрила с бутадиеном и стиролом) и легкость печати, которую обеспечивает PLA (термопластичный алифатический полиэфир) пластик, преимуществами данного материала являются высокая чистота с низкой усадкой и хорошее соединение слоев, было напечатано две трубки.
Иллюстрация 19 – Изображение 3D принтера MagnumCreativeUni Иллюстрация 20 – Изображение полимерного материала (пластика Pet-g), применяемого для изготовления макетов
Полученные 3D модели представляют собой трубки формой близкой к цилиндрической, длиной 140 мм (см. Иллюстрации 21,22).
Иллюстрация 21 - Правая сторона трубок Иллюстрация 22 - Левая сторона трубок
Левый торец трубок в горизонтальном сечении имеет полукруглую форму, правый торец - форму близкую к грушевидным. В трубках имеется сквозное отверстие (канал), на стенках канала расположена система выступов и углублений, имитирующих нарезы ствола в нарезном оружие (далее – «нарезы»). Описанные «нарезы» полигональной формы
в количестве 6 штук вьются в каналах трубок слева вверх – направо
(см. Иллюстрации 23,24).
Иллюстрация 23 – Нарезы в канале
1-ой трубки Иллюстрация 24 – Нарезы
в канале 2-ой трубки
Данные трубки при дальнейшем исследовании будут использованы
в качестве стволов огнестрельного оружия. При помощи данных макетов будет возможно имитировать процесс прохождения пули по каналу ствола, решить ряд диагностических и идентификационных вопросов[3].
При исследовании трубок при помощи микроскопа установлено, что полученные модели изготовлены путем послойного наплавления материала и имеют неоднородную сетчатую структуру (см. Иллюстрации 25, 26).
Иллюстрация 25 – Изображение сетчатой структуры модели Иллюстрация 26 – Изображение слоистости структуры модели
В ходе дальнейшего исследования установлено наличие особенностей (дефектов) поверхностей, которые образовались в процессе печати:
- экструдирование излишнего объема материала на участках моделей (см. Иллюстрацию 27);
- образование «волосков» между элементами частей изделия
(см. Иллюстрацию 28);
Иллюстрация 27 Иллюстрация 28
- потеря сцепки между первым (основным) слоем и последующим
(см. Иллюстрацию 29);
- наличие вкраплений, посторонних частиц между слоями материала (см. Иллюстрацию 30);
Иллюстрация 29 Иллюстрация 30
- отверстия и разрывы в верхних слоях модели (см. Иллюстрацию 31);
- наплывы материала (см. Иллюстрацию 32).
Иллюстрация 31 Иллюстрация 32
Исходя из выявленных признаков, следует сделать вывод о том, что при производстве данных моделей применялась FDM технология 3D печати, что подтверждается заведомо известной нам информацией. Таким образом, микроскопическим исследованием нам удалось выявить признаки, характерные для конкретной технологии 3D печати, и установить способ изготовления объектов. Однако выявление подобного рода «дефектов» микроскопическим способом не позволяет установить конкретный принтер, используемый при печати объекта.
Решением этой проблемы озадачились канадские и американские ученые, столкнувшись с проблемой распространения незаконной продукции, будь то аналоги запатентованных товаров или объекты, запрещенные законодательством к самостоятельному изготовлению, такие как оружие.
С целью решения данной проблемы была разработана система PrinTracker, в основе которой лежала идея о наличие у каждого 3D принтера «отпечатков пальцев», с помощью которых можно идентифицировать устройство. В ходе исследования проводилось сравнение объектов, напечатанных на 14 различных принтерах. Проведенное исследование показало, что предлагаемая система с высокой точностью определяет принтер, на котором был напечатан объект, а в случае, когда исследуемого материала недостаточно (объект мал по своим размерам), точность получаемого результата снижается до 92%. Также следует заметить, что разработчики программы проводят ее испытания в условиях максимально приближенных к реальным. При помощи программы PrinTracker исследуется структура модели, программа производит замеры диаметра линии, интервалов между линиями, сравнивает эти значения с заданными, но ни одно из этих значений не является постоянным, а значит, приводит
к образованию уникальной структуры.
По результатам проведенных экспериментов, разработчики программы пришли к выводу о том, что «отпечаток пальца» принтера складывается из конкретных особенностей текстуры, таких как полосы (линии) и прикрепления слоев. Метод текстур позволяет решить вопрос
о принадлежности объекта печати конкретному устройству (принтеру)
в случае, если значения структур значительно отличаются, в случае близости этих значений необходимо применение других методов анализа структуры, которые также успешно разрабатываются и проверяются на практике. Разработчики программы уверяют, что ее применение не является сложным, результаты обладают высокой точностью, и в дальнейшем ее использование не будет требовать от сотрудников правоохранительных органов каких-либо специальных навыков и «подстройки» программы под конкретную ситуацию. В нашей стране подобных разработок, насколько мне известно, пока не ведется.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Https://www.popmech.ru/weapon/news-691653-ispanskaya-policiya-sovershila-oblavu-na-fabriku-po-proizvodstvu-oruzhiya-s-pomoshchyu-3d-pechati.
2. Кирин Б.С., Лонский С.Л., Петрова Г.Н., Сорокин А.Е. Материалы для 3D-печати на основе полиэфирэфиркетонов // Труды ВИАМ, 2019. № 4 (76). С. 21-29.
3. И.В. Горбачев (РФЦСЭ при МЮ России), В.А. Лестников (ГУ ЭКЦ МВД России), Н.М. Макаров (ГУ ЭКЦ МВД России), Н.В. Мартынников (ГУ ЭКЦ МВД России), М.В. Сазонов (РФЦСЭ при МЮ России), М.А. Сонис (РФЦСЭ при МЮ России), А.И. Устинов (РФЦСЭ приМЮ России) «Методика установления принадлежности объекта к огнестрельному оружию». М.: ГУ ЭКЦ МВД России, 2000. - 12 с., библиогр.
REFERENCES
1. Https://www.popmech.ru/weapon/news-691653-ispanskaya-policiya-sovershila-oblavu-na-fabriku-po-proizvodstvu-oruzhiya-s-pomoshchyu-3d-pechati.
2. Kirin B.S., Lonsky S.L., Petrova G.N., Sorokin A.E. Materials for 3D printing based on polyesterefirketones // Proceedings of VIAM, 2019. No. 4 (76). P. 21-29.
3. I.V. Gorbachev (RFTSE at the Ministry of Internal Affairs of Russia), V.A. Lestnikov (GU ECC of the Ministry of Internal Affairs of Russia), N.M. Makarov (GU ECC of the Ministry of Internal Affairs of Russia), N.V. Martynnikov (GU ECC of the Ministry of Internal Affairs of Russia), M.V. Sazonov (RFTSE at the Ministry of Internal Affairs of Russia), M.A. Sonis (RFTSE at The Ministry of Justice of Russia), A.I. Ustinov (RFTSSE of the Ministry of Justice of Russia) «Methodology for determining the belonging of an object to firearms.» Moscow: GU ECC of the Ministry of Internal Affairs of Russia, 2000. - 12 p., bibliogr.
Информация об авторе
Д.А. Рыченкова – преподаватель Центра профессиональной подготовки сотрудников ГИБДД ГУ МВД России по г. Москве, майор полиции
Контакты: МО, г. Ивантеевка,ул. Первомайская д. 2А, 141280
D.A. Rychenkova is a teacher at the Center for Professional Training
of Traffic Police Officers of the Ministry of Internal Affairs of Russia in Moscow, a police major
Contacts: Moscow region, Ivanteevka, ul. Pervomaiskaya d. 2A, 141280