#3D-печать

Бионическое протезирование позволяет почти полностью восстановить функциональность человека после потери конечности. Благодаря максимальному подстраиванию устройства под пользователя, оно дает возможность полноценно реабилитироваться и справляться с задачами, которые были бы недоступны при ношении обычных протезов. Но из-за дороговизны их серийного производства бионическими протезами обеспечено очень малое количество инвалидов. Студент Пермского Политеха разрабатывает бионический протез руки человека с помощью технологии 3D-печати. Уже готов прототип изделия, способный выполнять сжимающие движения и имитировать тактильные ощущения.

Сотрудники лаборатории полупроводниковых оксидных материалов МФТИ с коллегами создали материалы на основе полупроводника — сложного оксида индия, галлия и цинка. Поиск реагентов для низкотемпературного синтеза показал, что использование глицерина и нагрев до 500 градусов Цельсия обеспечивает формирование частиц этого материала размером не более 30 нанометров. Результаты работы открывают возможности повышения доступности технологий 3D-печати транзисторов благодаря снижению энергозатрат.

Команда Снежинского физико-технического института НИЯУ МИФИ разработала инновационную интеллектуальную систему контроля 3D-печати, заменяющую глаза оператора при изготовлении изделий из металла с помощью аддитивных технологий. Система успешно прошла испытания и готовится к внедрению на предприятиях Росатома.

В сферу тяжелого машиностроения широко внедряют аддитивные технологии для производства металлургического и горно-шахтного оборудования, тяжелых станков и грузоподъемных кранов, конвейеров, экскаваторов, крупных морских судов и вагонов. С их помощью создают конструкции с высокой точностью и сложной геометрией внутренних элементов и каналов, что невозможно при традиционных способах литья и механической обработки. Из-за послойного формирования во время 3D-печати свойства внутри изделий получаются неравномерными, поэтому их качество и срок службы снижается. Ученые Пермского Политеха провели ряд тестов на устойчивость таких материалов к разрушению. Результаты позволят расширить экспериментальную базу программ, сопровождающих жизненный цикл 3D-изделий, и за счет этого производить качественные и долговечные конструкции из аддитивных материалов.

В различных отраслях промышленности широко применяются аддитивные технологии или получение изделия по трехмерной модели путем добавления материала, как правило, слой за слоем. Разные виды 3D-печати позволяют создавать детали любой сложности и точности за короткое время. Большое распространение среди аддитивных сварочных методов получила технология проволочной наплавки. Ученые Пермского Политеха совместно коллегами из УрФУ усовершенствовали эту технологию, используя металлопорошковую проволоку вместо «обычной» сварочной. Разработанный состав проволоки позволяет наплавлять бездефектные заготовки с повышенной прочностью и пластичностью.

3D-печать — это перспективный метод производства коронарных стентов — имплантатов, которые помогают в лечении ишемической болезни сердца. Требования к таким изделиям чрезвычайно высоки: они должны обладать биосовместимостью, гибкостью и прочностью. Среди методов выделяется селективное лазерное плавление, которое часто используют для производства медицинских устройств, однако процесс изготовления стентов таким методом разработан слабо. Ученые Пермского Политеха предложили двухэтапную технологию печати кобальт-хромовых стентов, которая позволяет производить более надежные модели и ускорить процесс их изготовления.

3D-печать становится все более популярной в медицине, автомобильной и аэрокосмической промышленности из-за возможности создавать сложные бездефектные изделия с хорошими механическими свойствами. Все чаще для аддитивного производства крупногабаритных деталей применяют технологию проволочно-дуговой наплавки. Так, например, в авиадвигателестроении можно производить многие детали для компрессора и элементов сопловой части. Но в процессе их печати возникают эффекты, которые меняют структуру и характеристики получаемых изделий, снижают качество и срок службы. Ученые Пермского Политеха разработали новый способ — лазерную проволочную наплавку с управляемым переносом металла. Создан прототип оборудования и подобраны нужные режимы наплавки никель-хромовых жаропрочных сплавов. Это позволит создавать надежные детали с минимальной необходимостью дополнительной обработки.

В ракетной технике, космонавтике и авиационной промышленности для изготовления деталей используют мартенситно-стареющие стали — сплавы железа с высокой прочностью. Для упрощения изготовления все чаще применяется аддитивная 3D-печать. Этот способ значительно сокращает отходы и время производства. В процессе послойной наплавки металлы подвергаются сложному термическому воздействию, в результате которого материал может менять свои характеристики, что неблагоприятно скажется на готовом изделии. Ученые Пермского Политеха провели эксперимент и определили, насколько стратегия нанесения слоев в процессе 3D-печати влияет на химический состав и свойства мартенситно-стареющей стали.

«Морская нержавейка» или сталь 316LSi, широко используется в нефтеперерабатывающей, горнодобывающей, бумажно-целлюлозной и химической промышленности. Для изготовления 3D-изделий из этого материала необходимо проводить моделирование, которое требует наличия значительной базы экспериментальных исследований. Ученые Пермского Политеха изучили механические свойства «морской нержавейки». Это поможет максимально эффективно использовать ее в аддитивных технологиях за счет качественного прогнозирования результата.

Инженерная компания из Дубая LEAP71 сообщила, что спроектированный нейронной сетью Noyron и напечатанный в 3D-формате из меди ракетный двигатель успешно прошел первые испытания на полигоне в Великобритании. Возможно ли это — рассказал эксперт МАИ, старший преподаватель кафедры «Космические системы и ракетостроение» Иван Рудой.

В отличие от традиционных методов производства, где до 90 процентов материалов может превратиться в отходы, 3D-печать металлами позволяет существенно снизить потребление ресурсов. Энергозатраты также сокращаются, а конечные изделия могут быть на 60 процентов легче, что особенно важно в таких отраслях, как авиационная промышленность. Но часто эффективность аддитивных технологий снижается из-за проблем качества и стабильности процесса. Ученые Пермского Политеха выявили основные факторы, влияющие на конечный результат создания 3D-изделий, и разработали конструкционные и программные решения. Это повысит уровень производства и качества получаемых деталей.

Аддитивные технологии в авиационной отрасли позволяют производить облегченные детали и сложные элементы. Но по многим причинам в процессе их изготовления возникает анизотропия — неодинаковость свойств, которая ведет к зависимости прочности и жесткости конструкций от направления механического воздействия. Поэтому необходимо изучать закономерности механического поведения 3D-материалов под воздействием нагрузки. Ученые Пермского Политеха изучили влияние концентрации напряжений на процесс циклического разрушения. Это поможет повысить качество аддитивного производства изделий с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Аддитивные технологии широко применяются в авиации и космической отрасли, медицине, автомобильной промышленности, машиностроении и других областях — для изготовления деталей и прототипов, которые невозможно получить традиционными методами. Изделие, печатаемое слой за слоем, должно надежно удерживаться на платформе принтера, иначе модель может отделиться от подложки. Это приведет к неисправимому браку, поэтому важно подбирать оптимальное сочетание материалов. Чтобы упростить и ускорить процесс, ученые ПНИПУ предложили конструкцию устройства для испытаний образцов при различной температуре. Это позволит снизить количество брака при 3D-печати. Изобретение особенно актуально для технологий послойной печати (FDM), которую широко используют в промышленности для формирования сложных изделий.

Сотрудники подольского НИИ НПО «ЛУЧ», входящего в научный дивизион «Росатома», разработали прототип установки селективного лазерного спекания (СЛС) с новой кластерной лазерно-оптической системой сканирования. С ее помощью можно использовать от четырех до девяти сканирующих устройств, что расширяет возможности печати крупногабаритных изделий из карбида кремния. Этот материал может стать заменой тяжелых и менее стойких металлических сплавов в энергетической и других отраслях промышленности.

Ученые из НИИ НПО «ЛУЧ» научного дивизиона «Росатома» разработали опытный образец 3D-принтера для изготовления изделий сложной формы из тугоплавких металлов — вольфрама, молибдена, ниобия — и их композиций, например узлов турбоагрегатов. Это одна из первых установок такого рода в России. С ее помощью можно быстро и качественно изготовить сложные металлические промышленные детали.

Сужение или полное перекрытие просвета тромбом или атеросклеротической бляшкой приводит к ишемическому инсульту. Эта патология — одна из основных причин смерти в мире. Восстановить поступление крови помогает стентирование сосудов, когда в суженные места в артериях для расширения просвета устанавливают стент — полую гибкую сетчатую конструкцию. В основном такие импланты изготавливают из металлов, но они имеют ряд ограничений, поэтому сегодня активно изучается возможность применения стентов из полимерных материалов. Ученые Пермского Политеха разрабатывают отечественную технологию проектирования и 3D-печати персонализированных коронарных стентов из биосовместимых полимеров.

Тайвань планирует создать армию боевых беспилотников с использованием технологии 3D-печати для сдерживания «китайской агрессии».

С помощью яичной скорлупы, экологичного пластика и 3D-принтера американские исследователи научились создавать более дешевые и эффективные версии искусственных каркасов для восстановления и выращивания костной ткани. В будущем благодаря этому методу можно ускорить процесс срастания костей после перелома и даже выращивать недостающие части скелета.

Космический стартап LEAP 71 из Дубая успешно испытал жидкостный ракетный двигатель, спроектированный с помощью модели искусственного интеллекта Noyron и напечатанный из меди на 3D-принтере.

Участники мероприятия узнают, какие существуют основные принципы и этапы трехмерной биопечати.