Нарядный полимер: новая 3D-технология сможет печатать крылья самолетов
Ученые Пермского политеха разработали уникальный метод 3D-печати крупногабаритных изделий. Принципиально новая технология задействует «умные» подвижные элементы, встроенные в принтер, которые поддерживают нависающие части, предотвращая их деформацию. Этот подход позволяет печатать более сложные объекты — от мебели и лодок до авиационных крыльев, что открывает новые возможности для промышленности и снижает расходы на производство. Подробнее — в материале «Известий».
Основные преимущества новой технологии
Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета совместно с экспертами компании «Ф2 Инновации» разработали инновационный метод 3D-печати крупногабаритных изделий, который решил давнюю проблему с нависающими частями и сложными углами. Она мешала изготавливать крупногабаритные вещи для авиации, медицины, электроники. Теперь эту преграду убрали: новая технология позволяет делать большие изделия с выступами, впадинами или под углом, не тратя время на поддержки и не портя деталь.
Традиционная 3D-печать из полимеров работает так: пластик плавится и наносится слоями, постепенно формируя предмет. Но если у детали есть выступы, впадины или она печатается под углом (например, 45 или 90 градусов), новый слой пластика может провисать над пустотой — он не опирается на предыдущий, деформируется и портит изделие. Старые методы решали это печатью одноразовых пластиковых поддержек, что приводило к большим расходам материала и времени.
Новый метод оказался простым и эффективным: вместо пластиковых опор используются механические элементы — металлические пластины или подвижные конструкции, встроенные в сам 3D-принтер. Они держат нависающие части во время печати, не становясь частью изделия, и не мешают работе экструдера. Форма этих поддержек меняется в процессе: они складываются, нахлестываются или связываются с оборудованием, чтобы удержать пластик без напряжения и деформации.
— Механические элементы функционируют синхронно с экструдером. Система управления, основанная на цифровой модели, заранее определяет, где нужна поддержка. Таким образом, «умные» опоры всегда находятся в нужном месте и своевременно отодвигаются. В конце печати они просто удаляются, не оставляя следов на поверхности. Такой процесс обеспечивает непрерывную и бездефектную печать, — рассказал «Известиям» доцент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, кандидат технических наук и советник по науке «Ф2 Инновации» Игорь Безукладников.
Изобретение уже запатентовано и успешно интегрировано в серийные 3D-принтеры компании.
В пресс-службе Пермского политеха отметили, что разработка увеличивает область печати в два раза. Это позволяет создавать более крупные и сложные объекты для авиационной и химической промышленности, космической отрасли и производства электроники. С помощью данной технологии уже изготовили лодки, барные стулья и столы, лавки для городского парка Перми, а также напечатали арт-объекты для различных международных мероприятий, выставок и городских праздников.
Преимущества 3D-печати
Такой метод 3D-печати открывает новые возможности для создания как промышленных, так и дизайнерских изделий, что делает его универсальным инструментом в различных сферах, считает Игорь Безукладников.
— Аддитивные технологии остаются одним из самых перспективных производственных направлений. Спектр возможных изделий варьируется от деталей машин из металла и пластика до биоструктур, изготавливаемых из специального геля, — рассказал «Известиям» директор Центра спортивного программирования, алгоритмической робототехники, кибербезопасности и киберспорта Уфимского университета науки и технологий Святослав Пегов.
По его словам, отходы пластика, идущего на печать опор, могут составлять значительную долю от общей стоимости изготовления изделия. При этом надо учитывать временные потери на его очистку. В данный момент вопрос исключения поддержек решается пятиосевыми 3D-принтерами, в которых за счет поворотной платформы построения и дополнительных модулей само изделие меняет положение в пространстве во время печати. Применение такой технологии для создания больших изделий требует значительных затрат.
— Идея «многоразовых поддержек» перспективна в сегменте печати крупных пластиковых деталей без сложной криволинейной геометрии. Подобный принтер может стоить значительно дешевле пятиосевого, он проще и дешевле в обслуживании. Однако до универсальных фабрикаторов из фантастических фильмов еще далеко, — констатировал завлабораторией Центра НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана Вячеслав Богачев.
«Умные» поддержки помогают экономить материалы и время, делая такое оборудование более привлекательным для бизнеса. Кроме того, их можно использовать в масштабных 3D-пространствах для печати крупногабаритных объектов, что открывает новые перспективы для производства, добавил эксперт.
