Уніфікований утилізаційний кумулятивний заряд для гуманітарного розмінування територій

Abstract

У роботі представлено комплексне дослідження перспектив застосування адитивних технологій і матеріалознавчих підходів для розробки малогабаритних утилізаційних засобів гуманітарного розмінування на базі композиційних філаментів із високим ступенем наповнення. Метою дослідження було оцінити матеріалознавчу обґрунтованість підходу й виявити ключові чинники, що визначають баланс між ефективністю дії, технологічністю виготовлення, мобільністю виробництва та екологічною прийнятністю. Аналітична частина включала огляд сучасних підходів до проєктування складних геометрій лійок і критеріїв відбору наповнювачів за техніко-економічними та екологічними показниками, а також обґрунтування критеріїв вибору матеріалів з урахуванням дисперсності наповнювача, адгезії до полімерної матриці та впливу на плинність розплаву. Емпірична частина була спрямована на порівняння матеріальних властивостей надрукованих зразків залежно від характеристик філаменту та якості його дисперсії, оцінку впливу складу матеріалу на механічні й експлуатаційні параметри та придатність до локалізованого виготовлення за ресурсних обмежень. Проведено якісний техно-економічний і стейкхолдерський аналіз, а також SWOT-аналіз, який виокремлює сильні сторони (локалізація виробництва, гнучкість дизайну, потенційно низька собівартість), слабкі сторони (взаємодія матеріал–матриця, питання довговічності), можливості масштабування і ключові ризики, пов’язані з експлуатацією, зберіганням та регуляторними й етичними обмеженнями. Окремо обговорено екологічні та етичні аспекти застосування біорозкладних матриць і шляхи мінімізації негативного впливу на довкілля. Висновки підтверджують перспективність поєднання адитивних процесів із цілеспрямованим матеріальним інжинірингом для створення адаптивних, мобільних і більш доступних рішень гуманітарного розмінування за умови подальшої технологічної оптимізації, комплексної оцінки безпеки та відповідності нормативам. Отримані результати можуть бути корисними для планування дослідницьких програм, технічної експертизи та політико-організаційних рішень у цій сфері.This paper presents a comprehensive study of the prospects for applying additive manufacturing technologies and materials-science approaches to the development of compact disposal devices for humanitarian demining, based on highly filled composite filaments. The aim of the study was to evaluate the materials-science justification for the approach and to identify the key factors that determine the balance between operational effectiveness, manufacturability, production mobility, and environmental acceptability. The analytical part included a review of current approaches to the design of complex nozzle geometries and criteria for selecting fillers according to techno-economic and environmental indicators, as well as the formulation of material selection criteria taking into account filler dispersion, matrix–filler adhesion, and effects on melt flow. The experimental part focused on comparing the material properties of printed samples depending on filament kharacteristics and dispersion quality of the filler, assessing the influence of material composition on mechanical and service properties, and evaluating suitability for localized manufacturing under resource-limited conditions. A qualitative techno-economic and stakeholder analysis, together with a SWOT assessment, highlights strengths (production localization, design flexibility, potentially low unit cost), weaknesses (material–matrix interaction, durability concerns), opportunities for scaling, and key risks related to operation, storage, and regulatory and ethical constraints. Environmental and ethical aspects of using biodegradable matrices and approaches to minimizing adverse environmental impact are discussed separately. The conclusions confirm the promise of combining additive processes with targeted materials engineering to create adaptive, mobile, and more accessible solutions for humanitarian demining, provided further technological optimization, comprehensive safety assessment, and regulatory compliance. The obtained results may be useful for planning research programs, technical evaluations, and policy organizational decisions in this field.