Внедрение российского проволочного принтера позволит сжать сроки изготовления деталей космических аппаратов с нескольких месяцев до нескольких часов. При этом в отличие от порошковых аналогов он будет способен производить крупногабаритные металлоконструкции, что расширит применение аддитивных технологий в машиностроении. Впервые новую технику планируется применить при изготовлении титановых шар-баллонов для космической техники, выпускаемой РКЦ «Прогресс» (входит в состав госкорпорации «Роскосмос»). Дальнейшее внедрение технологии позволит отказаться от сварных соединений в велосипедных рамах, кузовах автомобилей и фюзеляжах самолетов, что увеличит сроки их эксплуатации. Промышленный вариант нового принтера планируется выпустить в первой половине 2020 года, после чего будет запущено серийное производство устройства.

Современные порошковые принтеры для создания металлических объектов используются в основном для печати небольших деталей, которые устанавливают в особенно ответственных узлах и дорогостоящих прототипах. Расширить применяемость технологии можно при замене порошка на проволоку — в этом случае индустрия получит возможность применения аддитивных технологий для производства крупногабаритных металлических конструкций, а скорость печати увеличится на порядок. Российские ученые поддержали эту идею, создав первый отечественный проволочный 3D-принтер.

— В нашей установке используется стандартная сварочная либо специально изготовленная проволока, которая расплавляется под воздействием электронных пучков в вакуумной камере, — рассказал директор Института физики прочности и материаловедения СО РАН Евгений Колубаев. — Слой за слоем расплавленные капли металла проволоки соединяются, формируя изделия сложной формы.

По словам эксперта, эта технология хороша тем, что при правильно подобранном режиме в материале не образуются поры и отсутствует окисление, что защищает металл от потери прочности.

Дополнительное преимущество разработки — возможность печати одной детали с помощью нескольких проволок из разных металлов, что позволяет уйти от традиционных сварных и заклепочных соединений. В данном случае их заменяют переходные зоны, которые состоят сразу из нескольких материалов, образующих прочный композит.

По словам ученых, именно области сварных швов и других типов соединений чаще всего страдают при динамических нагрузках, что ограничивает срок службы таких изделий, как велосипедные рамы, кузовы автомобилей и фюзеляжи самолетов. Таким образом, в будущем технология проволочной печати способна продлить время эксплуатации транспортных средств и увеличить безопасность их использования.

В первую очередь новый принтер будет использоваться для изготовления деталей космической техники. В частности, с его помощью планируется модернизировать процесс производства титановых шар-баллонов на предприятии РКЦ «Прогресс». Эти изделия применяются в космических аппаратах для хранения компонентов топлива, кислорода и других необходимых в полете веществ.

— Традиционная технология производства шар-баллонов достаточно сложна и подразумевает попутное изготовление специальных пресс-форм и оснастки, что заметно замедляет работу и увеличивает срок изготовления одной заготовки примерно до полугода (далее необходимо провести ее финальную механическую обработку), — пояснил Евгений Колубаев. — Если же говорить про 3D-печать заготовки, то она не требует разработки и изготовления дополнительных приспособлений и технологический цикл занимает часы, а не месяцы.

Таким образом, в результате внедрения технологии космические аппараты можно будет создавать намного быстрее и дешевле.

— Технология проволочной печати развивается в мире уже около 10 лет, и появление новых устройств в России действительно расширяет возможности индустрии по созданию габаритных изделий — даже несмотря на то, что полученные новым способом заготовки обладают достаточно грубыми поверхностями и нуждаются в последующей механической обработке, — считает и.о. директора ИВЦ «Региональный инжиниринговый центр» Уральского федерального университета Алексей Меркушев. — При этом новые принтеры могут пригодиться не только для производства компонентов космических аппаратов на Земле, но и использоваться для печати металлических изделий в космосе (например, на борту МКС), поскольку проволока в условиях невесомости не разлетается, подобно порошку.

В пресс-службе госкорпорации «Роскосмос» «Известиям» подтвердили заинтересованность в использовании разработки для создания компонентов космической техники.

В настоящее время ученые уже нашли индустриального партнера для производства проволочных принтеров и изготовили два экспериментальных образца для отработки технологии.

— Сборка устройства идет у нас полным ходом, и мы планируем закончить ее в начале марта, после чего последуют его пробные запуски, — отметил главный инженер ЗАО «Сеспель» Валерий Индубаев. — Мы надеемся, что благодаря возможности печатать крупногабаритные детали новый принтер вызовет значительный интерес на рынке — тем более что сейчас мы наблюдаем быстрый прогресс аддитивных технологий, от которого промышленные компании стараются не отставать.

Ожидается, что промышленный вариант принтера будет готов уже в первой половине 2020 года, после чего будет запущено серийное производство устройства.

Российские разработчики предложили уникальную технологию 3D-печати, которая позволяет создавать композитные детали любой формы. При их производстве будут минимизированы потери прочности, характерные для традиционных способов изготовления. До конца 2018 года прототипы новых устройств начнут использоваться такими компаниями как BMW и Airbus, а начало их внедрения в серийное производство ожидается уже через пару лет.

Несмотря на выдающиеся характеристики композитных материалов, многие промышленные компании не торопятся их внедрять. Современные углепластики в процессе создания из них конечных изделий могут терять часть своих свойств. Это связано с одной из главных особенностей композитов, которая заключается в том, что они способны сопротивляться нагрузкам только в одном направлении — вдоль укладки углеродных волокон (обладают анизотропией), что вынуждает производителей мириться с потерей прочности конечных изделий ради универсальности их механических характеристик. Однако российские разработчики придумали, как обратить неудобную особенность материала на пользу.

Новый российский 3D-принтер, созданный разработчиками компании «Анизопринт», способен управлять траекторией укладки углеродных волокон в каждой точке изделия. Благодаря этому специалистам удается добавить прочности там, где это критически важно.

Кроме того, новое оборудование должно избавить производителей композитов от необходимости сверлить в них отверстия для последующего монтажа деталей. Это также значительно снижает прочность и может приводить к возникновению значительных осложнений (в частности, появление такой проблемы с деталями фюзеляжа самолета Boeing 787 Dreamliner замедлило его выход на рынок на несколько лет).

— Вместо того чтобы положить слои волокон в разных направлениях, а затем просверлить в этом массиве дырку, которая будет разрушать его структуру, с помощью нашего принтера мы можем пустить армирующие нити в обход отверстия, подобно тому как древесные волокна проходят в обход сучка, — рассказал генеральный директор компании «Анизопринт» Федор Антонов. — Поэтому наши материалы чем-то напоминают природные объекты, созданные из синтетических составляющих.

В конечном итоге такая оптимизация структуры позволяет создавать изделия, которые при сопоставимом размере в два раза прочнее и в два раза легче алюминия. Это открывает огромные перспективы для использования композитной 3D-печати в авиации и других областях, требующих максимального снижения веса деталей при сохранении их жесткости.

По мнению профессора кафедры цветных металлов и золота НИТУ «МИСиС» Александра Громова, высокая прочность и низкая масса действительно очень важны для материалов. Однако для полноценного сравнения новых композитов с металлами еще потребуется множество испытаний, которые должны показать такие их свойства, как стойкость истиранию, усталостным нагрузкам и воздействию химических веществ.

— Вместе с тем сегодня мы можем говорить о том, что российские специалисты решили главную задачу — подобрали рецептуру исходных материалов, необходимую для того, чтобы поместить углеродное волокно в пластик в процессе 3D-печати. Это является значимым результатом, поскольку с помощью аддитивных технологий можно создать детали такой формы, которой невозможно добиться при литье, — добавил Александр Громов.

Вместе с тем, по мнению других экспертов, у предложенного «Анизопринтом» способа 3D-печати есть и свои недостатки.

— В новом принтере вплавление углеволокна в пластик происходит внутри каждого слоя детали, что увеличивает их внутреннюю стойкость к механическим воздействиям. Однако эти слои укладываются параллельно друг другу и скрепляются только связующим полимером, прочность которого ограничена, — пояснил директор инновационной компании «СтереоТек» Артем Авдеев. — Улучшить механическую стойкость можно переплетая слои композита внутри деталей, делая структуру материала объемной — это позволит еще дальше продвинуться в процессе улучшения механических характеристик изделий и расширить их применяемость.

В настоящее время опытные версии новых принтеров уже вышли на рынок. В частности, первые образцы техники работают в исследовательском центре автомобильной компании BMW, Мюнхенском техническом университете и Центральном научно-исследовательском институте специального машиностроения (специализируется на создании ракетной техники). Кроме того, до конца 2018 года российский композитный принтер начнет эксплуатироваться компанией Airbus.

Первую версию принтера для полноценного серийного производства российские разработчики собираются сделать через два года.

Или тебе открутят голову, а идею украдут - такая вероятность даже выше.

как я понимаю это отработка технологии производства титанового шара из титановой проволоки электронно-лучевым 3D-принтером