#3D-печать

Контроль температуры материала во время 3D-печати — очень важный аспект при производстве изделий, особенно когда речь идет о медицинских приборах и имплантатах. Перегрев или недогрев полимера в процессе наплавки аддитивным методом приводит к непостоянному сцеплению, что вызывает снижение механических свойств печатных изделий, их избыточную термическую деформацию и разрушение по границам слоев. Ученые Пермского Политеха разработали численную модель процесса создания изделий на 3D-принтере из материала PEEK (полиэфирэфиркетон) методом послойного наплавления.

Технология трехмерной печати металлических изделий все шире используется во многих областях промышленности, в частности, в аэрокосмической, машиностроительной и оборонной. Одна из перспективных аддитивных технологий — 3D-печать с использованием оплавления проволочного материала электронным лучом. Электронно-лучевая плавка позволяет изготовить заготовку детали практически любой сложности по существующей 3D-модели за несколько часов. С растущей популярностью аддитивных технологий появляются все больше новых методик и разработок модернизации существующего оборудования. Ученые Пермского Политеха разработали технологию, которая усовершенствует металлическую 3D-печать.

Стерильных самцов приходится стимулировать к более агрессивному соперничеству с их «дикими» собратьями. Для этого ученые использовали муляжи конкурента, распечатанные на 3D-принтере и управляемые роботом. После схватки с ними самцы спаривались успешнее.

Аддитивные технологии, то есть послойное изготовление изделий, используются в различных высокотехнологичных отраслях промышленности. Подобным методом из биосовместимых полимерных материалов все чаще делают протезы, имплантаты и другие изделия. Одна из важнейших проблем технологии послойного наплавления (FDM/FFF) — это прочность синтезируемых изделий, а именно качество соединения между валиками термопластичного материала. Перегрев и недогрев полимера в процессе наплавки приводит к непостоянному сцеплению. Это вызывает снижение механических свойств печатных изделий, их избыточную термическую деформацию и разрушение по границам слоев. Ученые Пермского Политеха впервые создали технологию для быстрого и точного управления температурой сопла и полимерного материала в процессе послойного наплавления 3D-печати.

Участники мероприятия узнают историю аддитивных технологий, познакомятся с вариантами широкого практического применения современных 3D-принтеров.

3D-печать приобретает все большую популярность во всех сферах деятельности человека. Подобный способ производства имеет массу достоинств перед традиционными методами, например, скорость изготовления изделий, качество, точность. 3D-печать используют в производстве крупногабаритных деталей для строительства, космической отрасли и многих других. А благодаря появлению настольных 3D-принтеров, любители и энтузиасты могут создавать бесконечное разнообразие моделей и деталей, которые тяжело найти в обычном магазине. Одним из важных шагов при подготовке к 3D-печати является калибровка принтера, без которой изделия могут быть деформированы. Многие 3D- печатающие устройства необходимо настраивать вручную, а те, что имеют автонастройку, после не всегда точны в печати. Ученые Пермского Политеха разработали новый способ автоматической калибровки платформы 3D-принтера, который поможет сохранить качество и точность при печати.

Участники мероприятия узнают о трехмерной печати нервной ткани.

Ученые из Сколтеха нашли способ печатать на 3D-принтере металлическую пену — особую форму металла, пригодную, например, для очистки нефти и газа от примесей, отвода тепла от горячих элементов кондиционера, гашения вибраций и звукоизоляции в автомобилях, самолетах и другом транспорте или на производстве. Новый подход к производству пенометалла экономит сырье, электроэнергию и время и снижает расходы на производство. Кроме того, расширяются возможности тонкой настройки свойств материала: можно варьировать размер и плотность расположения пор от одного участка детали к другому.

«Металл будущего» — иногда так называют титан, завоевавший передовые позиции в высокотехнологичных отраслях. Благодаря своей прочности и высокой коррозионной стойкости, он получил применение в производстве военной техники, медицине, авиа- и ракетостроении. Сегодня все эти отрасли заинтересованы в усовершенствовании технологий обработки титановых сплавов, чтобы расширить возможности использования материала. Ученые Пермского Политеха с коллегами из лаборатории многофункциональных материалов (Уфимский университет науки и технологий) нашли способ повысить прочностные характеристики деталей из титана, полученных с помощью технологии проволочной наплавки.

Используя снимки сердца, можно реконструировать его трехмерную модель, а затем — распечатать ее на 3D-принтере. Это позволяет получить точную копию сердца, которая при подключении пневматической системы способна имитировать прокачивание крови в организме пациента.

Немецкие исследователи разработали новую технологию трехмерной печати. С помощью ультразвуковых волн они создали поля давления, формирующие из частиц материала готовый объект. Метод позволяет использовать для печати твердые частицы, гидрогелевые шарики и даже живые клетки, что открывает путь новым методам биоинженерии.

Авиационная промышленность Китая начала использовать ведущие мировые технологии 3D-печати в боевых самолетах нового поколения, преимуществами которых являются высокая прочность конструкции, малый вес, длительный срок службы, низкая стоимость и быстрое производство.

Сегодня во многих областях промышленности успешно используют металлические детали, полученные с помощью 3D-печати. В частности, послойная проволочная наплавка позволяет получать различные крупногабаритные изделия для авиастроения: обтекатели для двигателей, детали корпуса самолетов и другие части конструкций. Но в них часто встречаются дефекты – в частности, неравномерная структура и пористость. Эти особенности снижают их качество и механические свойства: прочность и стойкость к износу. Ученые Пермского Политеха изучают влияние вибрационных воздействий на процесс проволочной наплавки, который используют при создании металлических изделий. Разработчики создали математическую модель, которая позволит наиболее эффективно и качественно изготовлять новые детали.

Один из ключевых технологических вызовов современности – необходимость кратного снижения временных затрат на всех циклах создания и изготовления продукции. Изготовление крупногабаритных металлических конструкций традиционными методами требует много времени. В то же время гибридные аддитивные технологии – металлическая производительная 3D-печать в сочетании с последующей механообработкой – способны удовлетворить запрос промышленности на скорость получения готовых изделий, однако они зачастую уступают традиционным технологиям в прочности и пластичности получаемых изделий. Ученые Пермского Политеха нашли решение этой проблемы.

Сегодня инновационная технология 3D-печати применяется в различных сферах: от индустрии развлечений до производства электроники. Однако она все еще имеет целый ряд ограничений, препятствующих ее широкому применению в таких важных областях как медицина или авиастроение. Дело в том, что существующие методы 3D-печати не могут обеспечить достаточную точность и скорость управления процессом, чтобы регулировать температуру сопла. Это приводит к снижению механических свойств печатных изделий, а также к их избыточной деформации. Команда ученых из Пермского Политеха разработала оригинальную конструкцию сопла и индуктора для 3D-печати методом послойного наложения (FDM), которые позволяют решить эти проблемы. Отечественная разработка обеспечивает технологический суверенитет России.

Графен обладает уникальными свойствами и используется в аэрокосмической и автомобильной промышленности, а также в гибкой электронике. В частности, его можно будет использовать в фюзеляжах и крыльях самолетов для борьбы с обледенением, а также в изготовлении легких кузовов автомобилей. Он отличается высокой прочностью, гибкостью и легкостью, проводит тепло и электричество, может работать при высоком напряжении. Однако сейчас нет устоявшегося метода печати из этого материала. Исследователи из Пермского Политеха разработали такую технологию. Она позволит повысить качество готового продукта и сократить расходы предприятий. Отечественная разработка поможет обеспечить технологический суверенитет России.

Ученые из Сколтеха и МИФИ предложили эффективный метод лазерной полировки изготовленных на 3D-принтере металлических деталей сложной формы, таких как протезы суставов. Технология позволяет одновременно устранить шероховатость поверхности и нежелательные поры, возникающие в процессе изготовления в более глубоком слое металла. Другие доступные на сегодняшний день методы обработки поверхности на это неспособны.

Операции на головном мозге являются довольно сложными операциями. А если оперировать придется младенца или ребенка, то это еще более ответственный процесс. Однако в Жешуве (Польша) инженеры смогли помочь хирургам, изготовив на 3D-принтере модель черепа новорожденного ребенка, родившегося без пятой доли костной части головы. 

Американская некоммерческая организация Thinking Huts решила оказать содействие Мадагаскару, где не хватает около 22 000 образовательных учреждений, чтобы покрыть потребности жителей региона. Детям приходится преодолевать слишком большие расстояния, чтобы добраться до школы, а сами учебные заведения переполнены. Поэтому, чтобы снизить нагрузку и обеспечить большее количество детей средним образованием, на Мадагаскаре решили попробовать напечатать на 3D-принтере новые школы. Одно из таких зданий было построено в Фианаранцуа (город на юге Мадагаскара). 

Исследование морских глубин и их обитателей на современном уровне требует особых инструментов. Одним из них может стать RoboKrill — плавающий робот, своими формой и движением имитирующий антарктический криль. Ученые планируют использовать робота-креветку в виде больших стай.