8 апреля
НИУ «МЭИ»
1

В НИУ «МЭИ» разрабатывают 3D-принтер для печати самолетов

4.7

Команда инженеров «Робопринт» представила прототип 3D–принтера для печати крупногабаритных объектов. Студенческий коллектив «Робопринта» входит в состав сообщества инновационных проектов Ventum Nova в НИУ «МЭИ». Новое устройство может напечатать неограниченную по размерам деталь. Подобные инновации найдут свое место в авиакосмической отрасли, например, для производства корпусов самолетов, а также в автомобилестроении, судостроении и ветроэнергетике.

В НИУ «МЭИ» разрабатывают 3D-принтер для печати самолетов / ©Getty images

На сегодняшний день создание детали в современных 3D-принтерах происходит во внутреннем объеме устройства, ограничивающем габариты области печати. Поэтому максимальные размеры изготавливаемой детали зависят от габаритов самого принтера. Чем больше требуемый размер детали, тем больший принтер необходимо построить.

Первая особенность «Робопринта» – печать во внешнем пространстве. Это снимает вышеупомянутые ограничения. Вторая его особенность – многопоточная печать роем роботов. Такое нововведение позволяет значительно ускорить процесс изготовления сложных деталей, «Робопринт» способен напечатать детали, превышающие размеры устройства в десятки раз.

Проект «Робопринт» – это рой роботов-принтеров. Помимо непосредственно печатающей части на движущихся платформах установлены элементы радионавигации, которые координируют действия всех элементов роя. Технология роевого управления никогда еще не применялась для управления 3D-принтерами. Принтер представляет собой платформу на колесной базе, на которой установлена его печатающая часть. Платформа перемещается по координатам в место для печати. Стол (поверхность на которой формируется деталь) расположен над принтером, поэтому сопло направлено вверх.

Печать осуществляется сверху вниз, и после нанесения определенного количества слоев, стол поднимается и принтер продолжает печать. Принтер осуществляет позиционирование в несколько этапов для точного продолжения печати из нужной точки. Он использует инновационную кинематику движения печатающей головки на четырех осях. Процесс изготовления крупной детали разбивается на печать участков, за каждый из которых отвечает определенный принтер. Каждый принтер автономен и имеет на борту запас печатного материала (филамента) и электроэнергии.

Работа над проектом / ©Пресс-служба НИУ “МЭИ”

На сегодняшний день главная проблема производства сверхбольших машин, к каковым относятся летательные аппараты и ветряки, – их компоновка из множества мелких деталей. Такой подход обладает множеством недостатков. Главный из них – большой вес и сниженная прочность конструкции. Воздушные судна невозможно сделать значительно легче при использовании алюминия. Большой вес приводит к соответствующим затратам топлива на каждый перелет.

Однако, если перейти от алюминиевых деталей к деталям, напечатанным «Робопринтом» из композитных материалов, можно добиться значительного выигрыша в весе. Применение аддитивных технологий позволяет печатать детали не сплошными, а частично заполненными, укрепленными ребрами жесткости и армирующими нитями. Следовательно, изделия сохраняют свои механические свойства и вместе с этим становятся легче аналогичных цельнолитых.

При этом всего один килограмм экономии веса в авиастроении улучшает экологию (снижает выбросы СО2 на 300 килограммов – 150 кубометров – в год) и сокращает расходы авиаперевозчика на 100 долларов в год, а в космической отрасли экономия составляет и вовсе 1000 долларов за килограмм веса. При этом 3D–печать композитами позволяет снизить вес крупногабаритной детали до 30 процентов аналогичного изделия в металле.

Напомним, что конечная цель – печать самолетов целиком, что упрощает процесс производства. Если учитывать, что к 2050 году количество полетов авиации возрастет в семь раз, то использование технологий 3D–печати композитными материалами открывает огромные возможности в развитии авиастроения.
В производстве ветрогенераторов наблюдается аналогичная тенденция. Одна из самых сложно изготавливаемых деталей в этом процессе – лопасть крыльчатки. Дело в том, что на лопасти приходится колоссальная нагрузка воздушного потока, а потому деталь должна быть прочной, легкой и обладать отличной аэродинамикой. На текущий момент лопасти производят ручной выкладкой по готовым формам. Это значительно ограничивает форм-фактор изготавливаемых деталей, делает производство негибким. Помимо этого немаловажен и вопрос транспортировки деталей.

Нередко случается, что при постройке ветрогенератора возникает необходимость перевести лопасти от завода-изготовителя до места монтажа. И если к ветрогенераторам, устанавливаемым на побережьях, можно транспортировать деталь по воде, то с наземными – дело обстоит иначе. Приходится строить сложные логистические маршруты, перекрывать дороги, по возможности избегать мостов и переправ, ведь лопасти могут достигать в длину до ста с лишним метров. Например, один из самых крупных ветрогенераторов производства компании Vestas имеет размах лопастей 236 метров.

«Робопринт» предлагает разместить производство лопастей ветрогенераторов непосредственно на месте их возведения без форм. Рой роботов печатает цельную деталь без каких-либо шаблонов и трафаретов на строительной площадке. Это исключает риск повреждения детали в процессе транспортировки и позволяет легко возводить ветроэлектростанции даже в самых отдаленных уголках планеты. Также техпроцесс не привязан к конкретным формам и шаблонам, то есть производство становится гибким и легко перестраиваемым. Подобные конструкторские решения уже находят применение на практике и очень востребованы.

В ближайших планах команды печать крупной функциональной детали из композитных материалов: балка, комплект лопастей ветрогенератора, при помощи нескольких одновременно печатающих деталь принтеров. Испытания напечатанных лопастей пройдут на ветрогенераторе учебного полигона НИУ «МЭИ».  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
НИУ «МЭИ» — ведущий университет России в области энергетики, электротехники, радиотехники, электроники и информационных технологий. Включает 12 институтов, более 100 кафедр и научно-исследовательских лабораторий, опытный завод, уникальную учебную ТЭЦ, полигон возобновляемой энергетики. Объемы НИОКР составляют 1,6 млрд. руб. (2020 г.) В НИУ «МЭИ» обучается более 20 тыс. студентов и аспирантов.
Позавчера, 20:11
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

Позавчера, 12:28
Ольга Иванова

Международная группа ученых пришла к выводу, что употребление жирных кислот, содержащихся в орехах, семенах, сое и растительном масле, снижает риск смерти от всех причин, в том числе от сердечно-сосудистых заболеваний.

Вчера, 10:39
Александр Березин

Когда полвека назад гибель динозавров объяснили падением астероида, это вызвало массовое неприятие, длившееся десятилетия. Открытие кометы, взрыв которой принес тысячелетнее похолодание в начале голоцена, привело к спорам в научной среде, которые идут до сих пор. Теперь множеству атак подверглось и открытие астероида, уничтожившего Содом. Отчего многим исследователям так трудно поверить в астероидные взрывы и о каких узких местах в современной науке это может говорить?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

Позавчера, 20:11
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

Позавчера, 12:28
Ольга Иванова

Международная группа ученых пришла к выводу, что употребление жирных кислот, содержащихся в орехах, семенах, сое и растительном масле, снижает риск смерти от всех причин, в том числе от сердечно-сосудистых заболеваний.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

22 сентября
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

24 сентября
Василий Парфенов

Недавно основанный стартап Success Rockets объявил о первых полноценных летных испытаниях своей суборбитальной ракеты Nebo 25. Запуск пройдет в ноябре, его цель — установить новый национальный рекорд по высоте полета среди частных компаний.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
0
+
Упс, из пластика, что ли, собрались печатать корпуса самолетов? А что, креативненько. Надо будет на будущее уточнять, из чего сделан самолет, перед тем, как билет покупать... Если делать зд-печать из металлов, нужно спекать лазером и еще кучу процессов, гораздо дороже получается, чем традиционный металлургический и металообрабатывающий путь.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: